[发明专利]等离子体-硫铁矿催化协同降解水中有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机污染物降解技术领域，具体是涉及一种等离子体-硫铁矿催化协同降解水中有机污染物的方法。

背景技术

低温等离子体技术属于一种新兴的高级氧化技术。等离子体是一种由电子、离子、激发态的分子原子、自由基和中性粒子组成的导电流体，物质由于整体正负电荷平衡，呈电中性，而被称为等离子体。等离子体状态的性质与“固”、“液”、“气”三态的相比存在巨大的差异，因此等离子体又被称为物质的“第四态”。

按照等离子体物质体系的温度，它可分为低温等离子体和高温等离子体。高温等离子体，例如“燃烧”的太阳，指一种被完全电离的体系，宏观上体系中的各物质温度都非常高，可达10⁸-10⁹K，微观上体系中的离子与电子一样剧烈运动，高位能，温度相等，也被称为平衡等离子体。而低温等离子体被称为非平衡状态下的等离子体，是非完全电离的物质体系，宏观上体系的整体温度在300-500K，微观上电子剧烈运动，温度一般高达10³-10⁴K，而其它物质温度较低，运动不剧烈。

辉光放电是目前获得等离子体的主要方法。辉光放电按其电极与水面的位置关系，分为接触式和非接触式。辉光放电以水溶液做阴极，以惰性金属丝做阳极并贴近水面，当施加一定电压，阳极尖端与水面的局部区域产生辉光放电(Glow Discharge Plasma,GDP)现象，同时溶液又发生电解过程，称为辉光放电电解。若阳极与水面接触，产生的辉光放电称为接触辉光放电。

辉光放电电解等离子体最明显的特点是其化学效应，主要产生在与等离子体区接触的液相区域，而且产物的量远远大于法拉第定律规定的量。当惰性电解质应用到辉光放电电解中时，辉光放电过程中产生的正离子在强电场的作用下加速后与溶液中的水分子碰撞，可以产生羟基自由基、水化电子和氢原子等活性产物。辉光放电过程中，溶液表面约1nm厚度范围内发生以下反应：

H₂Ogas→H₂O++e-            (1-1)

H₂O⁺+Cathode fall→H₂O^+*       (1-2)

H₂O^+*+nH₂O→n·OH+nH·+H₂O⁺     (1-3)

H₂O⁺+H₂O→·OH+H₃O⁺     (1-4)

这些反应主要导致自由基的生成，同时生成原子和激发态水分子。由于反应区域小，这些活性物质的浓度较高且不稳定，因此可进一步发生反应，产生氢气和过氧化氢。

·OH+·OH→H₂O₂        (1-5)

H·+H·→H₂                (1-6)

放电法处理有机废水的原理是利用水面上放电产生的等离子体直接进人水相，使水分子离解产生各种活性粒子，这些活性粒子与有机物反应最终生成一氧化碳或二氧化碳，使废水得以净化。

酸性红73(以下简称AR 73)，又称酸性大红GR，是一类使用广泛的偶氮染料。而且作为最早被用于研究高级芬顿氧化的染料，AR 73被许多研究者作为高级氧化的处理对象。目前，处理偶氮染料的常见方法有混凝、絮凝、过滤浓缩、吸附、电化学、高级氧化等物理、化学技术，也有与生物法串联的技术。其中，高级氧化技术由于能够对污染物进行快速、高效的完全矿化作用，而被广泛的研究和应用。

邻苯二甲酸类衍生物中最被人关注的是邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)。因为PAEs能提高物质的可塑性和硬度，被广泛用于塑料生产、加工中，又可以作为农药载体以及化妆品、润滑剂、香味剂等化学用品的原料，且过去人们低估了它的毒性，所以PAEs被大量地生产和应用。然而，随着对其毒性研究地深入，结果表明PAEs具有雌激素效应，是一类内分泌干扰物，环境中微量的PAEs就可以对动物内分泌的干扰。目前，对于邻苯二甲酸的直接研究很少。