[发明专利]一种紫外光助非均相芬顿氧化污水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制技术领域，具体涉及一种紫外光助非均相芬顿氧化污水处理方法。

背景技术

芬顿(Fenton)氧化法是利用Fe²⁺离子激发H₂O₂产生具有强氧化性的·OH自由基，将废水中有机污染物直接矿化为无机小分子化合物，或将其转化为低毒、易生物降解的中间产物，有利于进一步分解的水处理方法。随着研究的深入，人们将紫外光、超声、电化学技术与芬顿体系相结合，产生了光-芬顿氧化法、声-芬顿氧化法、电-芬顿氧化法，如公开号为CN102989460A的发明专利申请公开了一种异相芬顿催化剂的制备及可见光催化降解有机污染物的方法，将制备的碳材料-铁酸镍复合催化剂与草酸混合，在可见光照射下降解罗丹明B有机污染物，脱色率达到97％，催化剂在外磁场作用下得到回收重复使用；公开号为CN102765800A的发明专利申请公开了一种免合成非均相芬顿氧化法处理有机废水的方法，在30mg/L亚甲基兰废水中直接加FeSO₄、H₂O₂和200目的膨润土粉，Fe²⁺:H₂O₂＝1000:1(摩尔),膨润土与废水的固液比为1：1000(质量)，调节pH值为5，污染物去除率达到93.8％，沉淀分离固体物重复使用；公开号为CN102962063A的发明专利申请公开了一种在分子筛、高岭土、建筑垃圾等载体上固定化普鲁士蓝、制备光芬顿催化剂的方法,在可见光照射下降解有机污染物孔雀石绿、罗丹明B和甲基橙,脱色率均可达到95％。

上述方法均克服了以往均相芬顿氧化法催化剂不能回收、随之产生的含铁污泥会造成环境二次污染的问题。但是，在催化剂回收方面都存在一定缺陷：外加磁场回收催化剂，技术复杂、设备投资大；沉淀法回收膨润土、高岭土、分子筛等粉末或颗粒状催化剂，停留时间长，系统抗冲击性差。

因此，研发一种非均相芬顿氧化水处理方法在解决以往使用均相芬顿氧化法试剂药剂流失和含铁污泥带来的二次污染问题的同时，解决非均相芬顿氧化法中种种催化剂回收的问题、铁离子易流失及处理效率低问题，是当下热门的热点。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有的非均相芬顿氧化法存在的催化剂回收技术复杂、时间长、设备投资大等问题。

本发明的目的是建立一种催化效率高、无催化剂回收问题、使用方便且成本低廉的紫外光助非均相芬顿氧化污水处理方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种紫外光助非均相芬顿氧化污水处理方法，其特征在于以负载普鲁士蓝的具有垂直孔道的SiO₂介孔薄膜为催化剂。

优选地，所述负载普鲁士蓝的具有垂直孔道的SiO₂介孔薄膜将普鲁士蓝以层层自组装的方式制备，其步骤为：

1)以双子型表面活性剂为模板剂，以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)为助结构导向剂，并加入硅源，采用溶胶-凝胶法，在基底材料表面制备具有垂直孔道结构的SiO₂介孔薄膜(VC SiO₂介孔薄膜)；

2)将具有垂直孔道结构的SiO₂介孔薄膜置于乙醇/乙醇胺混合溶液中溶解去除模板剂，同时暴露出垂直孔道内由3-氨丙基三甲氧基硅烷引入的氨基基团，实现VC SiO₂介孔薄膜的氨基功能化；

3)以普鲁士蓝(PB)为铁源在具有垂直孔道结构的SiO₂介孔薄膜上进行普鲁士蓝层层自组装，得到PB/VC SiO₂介孔薄膜即为非均相紫外-芬顿氧化催化剂。

其中，步骤3)中所述层层自组装是指将具有垂直孔道结构的SiO₂介孔薄膜交替置于K₄Fe(CN)₆溶液和FeCl₃溶液中浸泡多次，每次浸泡30-90s，共浸泡10-30次。

本发明提供的紫外光助非均相芬顿氧化污水处理方法包括以下步骤：

1)将待处理水置于混合器中，调节pH值至1-9，最佳为3.5。

2)向混合器中加入H₂O₂；

3)将混合器中的待处理水加入到装有负载普鲁士蓝的具有垂直孔道的SiO₂介孔薄膜催化剂的光催化剂反应器中；

4)打开紫外灯进行照射。