[发明专利]利用MnOx/SBA‑15–PMS复合体系高效快速去除安替比邻的方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于环境功能材料和水污染控制技术领域，涉及一种利用MnO_x/SBA-15–PMS复合体系高效快速去除安替比邻的方法及应用。

背景技术

以羟基自由基（^·OH）为氧化剂来处理难降解有机污染物的技术是20世纪80年代发展起来的一种高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes, AOPs），^·OH具有氧化能力强（2.6 V）、选择性小、反应速率快（106～108 M^-1?s^-1），亲电性高，反应条件温和、无需高温高压和易于操作的特点而被广泛用于水中污染物的降解，而以^·OH基为主的高级氧化技术也存在一些缺陷：（1）较窄的pH操作范围（pH 2～4）；（2）需要大量的铁盐且会产生大量铁泥，矿化率很难达到60%；（3）H₂O₂由于本身的不稳定性使得其不方便储存和运输；（4）^·OH易被CO₃^2?、PO₄^3?、SO₄^2?和Cl^?等阴离子淬灭而失活。而基于硫酸根自由基（SO4^·?）为主要活性基团来降解有机物的过程是近年来发展起来的一种新型高级氧化技术，SO4^·?亦具有很强的氧化能力（2.5～3.1 V）且可以有效降解有机污染物。研究表明：SO4^·?在中性环境比^·OH具有更高的氧化还原能力（即比^·OH具有降解更多的有机物和降解效率（108～109 M^-1?s^-1）），且在SO4^·?阴离子缓冲溶液中均能维持较高的降解效能；此外，相对H₂O₂而言，产生SO4^·?的单过硫酸氢盐和过硫酸盐易于运输和存储。

SO4^·?主要是通过电子转移、氢提取和加成三种过程与有机污染反应而将其降解。SO4^·?主要是通过热和催化分解单过硫酸氢盐或过硫酸盐的过程来产生。单过硫酸氢钾（2KHSO₅?KHSO₄?K₂SO₄，PMS）属于一种不对称过氧化物，相对于过硫酸盐如K₂S₂O₈、Na₂S₂O₈和(NH₄)₂S₂O₈，PMS因其独特结构而容易被激发和活化；此外，PMS具有性质稳定、易于处理、功能多样、成本低廉且环保等特点，因此，PMS作为氧化剂被广泛用于各类有机合成反应中；同时，通过催化剂活化PMS产生SO4^·?降解环境中的有机污染物属于环境修复领域中一项新型处理技术。目前，在环境污染控制领域，活化PMS最常用的方法是均相催化，所采用的催化剂大多是过渡族金属氧化物，虽然均相催化PMS具有效率高、氧化能力强等优点，但也存在催化剂不稳定和不易回收再利用的问题，此外，有些过渡金属离子如Co²⁺具有毒性，易造成二次污染。因此，为克服以上缺点，通过载体将催化剂固定而又不会使其失去活性的方法就应运而生，由此而派生出的PMS非均相催化被认为是新一代处理环境中难降解有机污染物的有效方法。