[发明专利]磁性钴催化剂催化Oxone降解罗丹明B染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机废水的催化降解技术领域，具体涉及一种磁性钴催化剂催化Oxone降解罗丹明B染料废水的方法。

背景技术

罗丹明B是以氧杂蒽为母体的荧光染料，因其具有非选择性的着色力和不易褪色的特点而被广泛应用于食品染色、荧光标记和染料着色等方面。但随后的毒理学研究表明：罗丹明B具有潜在的致癌和致突变性，现已被我国禁止再作为食品添加剂使用。罗丹明B染料废水也是典型的难生物降解有机废水之一，采用常规的生物处理去除效果不够理想。

Oxone(2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄)为过氧硫酸氢钾复合盐的商品名称，其活性物质为单过氧硫酸氢钾KHSO₅。由于一个SO₃⁻取代HOOH形成不对称过氧化物的独特结构，使其易于激发而产生大量的硫酸根自由基（SO₄^-•）。Oxone/Co²⁺是一种类似于Fenton试剂的氧化体系，过渡金属Co²⁺能催化Oxone产生大量活泼的、氧化能力强且无选择性的SO₄^-•自由基，将水体中的有机污染物质彻底氧化为CO₂、H₂O和无机盐。该技术因处理效率高，尤其在难生物降解污染物的去除中具有优良的表现，使其一直成为人们关注的研究热点。

Oxone/Co²⁺氧化体系中常采用水溶性的硫酸钴作为催化剂，硫酸钴将电离成Co²⁺存在于水溶液中，反应过程中Co²⁺作为催化剂能够促使SO₄^-•自由基的大量生成，从而保证氧化反应的顺利进行。可溶性的钴盐会在反应结束后随水排放，但是钴属于重金属元素，能在生物体内富集，可以通过食物链在人体中蓄积，因此对生态环境和人类健康具有潜在的危害作用。实验研究发现：Oxone/Co²⁺氧化体系对处理废水时的pH值无要求，大多数情况下对中性废水的处理效果更佳。因此为了避免可溶性重金属钴的污染以及催化剂便于回收，在本发明中，以硫酸亚铁、三氯化铁和硫酸钴为原材料制备出了在中性和碱性环境下不易溶出钴且易于回收的磁性钴催化剂，并将该磁性钴催化剂与Oxone组成氧化体系用于高效降解罗丹明B染料废水。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种磁性钴催化剂催化Oxone降解罗丹明B染料废水的方法，磁性钴催化剂与Oxone组成的氧化体系不仅能够有效降解罗丹明B染料废水，而且磁性钴催化剂能够利用磁性进行回收再利用，进而有效避免对环境造成的二次污染。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，磁性钴催化剂催化Oxone降解罗丹明B染料废水的方法，其特征在于具体步骤为：（1）取2.7029g FeCl₃∙6H₂O、2.7801g FeSO₄∙7H₂O和1.2871g CoSO₄∙7H₂O溶于20mL去离子水中，待溶解完全得到橙红色混合溶液；（2）将上述混合溶液混合均匀后置于水浴中加热到60℃，然后用胶头滴管滴加到45mL摩尔浓度为3mol·L^-1的氨水溶液中，反应中有黑色固体产生，反应结束后得到含有大量黑色固体的浑浊液体；（3）将含有大量黑色固体的浑浊液体在超声波频率为20KHz的条件下于60℃超声30min；（4）取出含有大量黑色固体的浑浊液冷却至室温，用去离子水冲洗至中性，然后风干得到钴质量百分含量为7%的磁性钴催化剂；（5）室温条件下，将0.9mL摩尔浓度为0.01mol·L^-1的Oxone溶液与0.005g钴质量百分含量为7%的磁性钴催化剂组成的氧化体系加入到50mL质量浓度为25mg·L^-1的罗丹明B染料废水中26min降解效率为98.1%。