[发明专利]一种碳纳米管活化过氧乙酸降解废水中污染物的方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管(CNT)活化过氧乙酸降解污染物的方法，具体如下：在常温常压下向含有污染物的废水中，加入一定量的过氧乙酸(PAA)和碳纳米管，搅拌均匀，在初始pH为中性条件下反应3h，即可氧化降解污染物。本发明通过向含有污染物的废水中投加PAA和碳纳米管，碳纳米管起一定的吸附作用并活化过氧乙酸产生羟基自由基氧化污染物质，从而降解废水中污染物；本发明可快速、高效、持久地去除废水中的污染物，反应条件温和，大大缩短了处理时间，降低了工艺成本，CNT也可重复利用降低成本，在水中污染物降解和去除方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种碳纳米管(CNT)活化过氧乙酸(PAA)降解污染物的方法，特别是涉及一种利用碳纳米管活化过氧乙酸以去除废水中偶氮染料金橙G的方法。

背景技术

随着工业的高速发展，进入水体的有机物的数量和种类都急剧增加，造成了水资源的严重污染，对于那些含有高毒性且难降解有机物的废水，传统的生物处理已不能满足处理要求，不得不考虑其它的处理方法。高级氧化技术(Advanced oxidation processes，AOPs)是20世纪80年代发展起来的一种用于处理难降解有机污染物的新技术。

它的特点是：(1)能产生大量非常活泼的羟基自由基·OH，其氧化能力(2.80V)仅次于氟(2.87V)，·OH作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应；(2)·OH能无选择地直接与废水中的污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和无害盐，不会产生二次污染；(3)由于高级氧化反应是一种物理-化学处理过程，很容易加以控制；(4)既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如可作为生化处理的预处理或深度处理，降低处理成本。

过氧乙酸的活化方式包括紫外活化、金属离子及金属离子氧化物活化等。相对于紫外活化法所需的外界能量大，利用过渡金属离子做催化剂，降解污染物的效果很好，但是部分金属离子会对环境造成二次污染，同时金属离子(Fe²⁺)与过氧乙酸反应生成(SO^-₄·)的效率虽然较快，但反而降低了(SO^-₄·)的利用率，催化剂使用寿命短，利用率较低，处理成本高，时间长，不利于偶氮染料的持久、高效和快速去除。

碳纳米管(CNT)作为一种新型碳质材料拥有更优异的性能，它是具有一维管状结构的中空管，由单层或多层石墨片层卷曲而成，直径为纳米级，长度约为几十纳米到数毫米。CNT因具有比表面积大、热稳定性高、独特管腔和吸附特性以及特有的电学特性等性质，已作为新型催化材料引起了人们的极大兴趣，取得了广泛的应用。

Cl^-对碳纳米管/过一硫酸盐体系降解金橙G的影响(张黎明等，《中国环境科学》，2016，36(12)：3591-3600)提供了一种采用碳纳米管(CNT)活化过一硫酸盐(PMS)的方法，结果表明PMS浓度为1.6mmol/L、反应温度为25℃时、OG初始浓度为0.8mmol/L、Cl^-浓度为50mmol/L和pH＝7的条件下，25min内OG脱色率可达到100％，反应体系的活化能为88.45kJ/mol。但是该方法需要加入Cl^-离子，消毒后副产物较多，水体呈酸性需后续处理，且操作方法较为复杂，成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种碳纳米管活化过氧乙酸降解废水中污染物的方法。本方法可快速、高效、持久地去除水中的污染物，碳纳米管可重复利用，反应条件温和，可大大缩短处理时间，降低工艺成木。

本发明的技术方案如下：

一种碳纳米管活化过氧乙酸降解废水中污染物的方法，具体如下：

向含污染物的废水中加入过氧乙酸和碳纳米管搅拌均匀，初始pH为中性条件进行反应，所述过氧乙酸的投加量为0.02g/L，所述碳纳米管的投加量为0.1g/L。