[发明专利]一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用

说明书

本发明公开了一种压电材料钛酸钡在超声激活过硫酸盐处理废水中的应用。通过压电材料结合超声协同激活过硫酸盐，产生硫酸根自由基，硫酸根自由基对污染物具有一定的氧化能力，从而达到较高的降解效率。本发明所提供的过硫酸盐的激活方法与传统促使过硫酸盐生成硫酸根方法相比具有显著的优势，通过压电激活过硫酸盐生成的硫酸根自由基可与压电效应在水体中形成的羟基自由基、超氧自由基、单线氧等构成多氧化物质体系，进一步增加对水体中污染物的去除效率，对布洛芬等药物废水的去除率可达98%以上，可广泛应用于各类废水处理体系。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，更具体地，涉及一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用。

背景技术

在水处理技术中，高级氧化技术可以产生活性极强的自由基(HO·和SO₄^-·)，较传统的以羟基自由基(HO·)为主的高级氧化而言，基于硫酸自由基(SO₄^-·) 的高级氧化技术中，SO₄^-·有一个孤对电子，其氧化还原电位更高，可以在碱性条件下被激活，对有机污染物进行氧化降解，适用的pH值范围更广。相对双氧水中的H₂O₂来说，过硫酸盐具有更高的稳定性，使用过程中作用时间更长，理论上可氧化的有机污染物种类多，在废水的处理中具有广阔的前景。但是高级氧化技术在高盐废水中也存在自由基受抑制，处理效果显著降低的问题。因此如何有效地利用高盐废水中的盐分基质，使其转变为可利用的物质来降解污染物，是提升高盐废水治理的技术关键。过硫酸盐(钠、钾、钙、铵等)是一种强氧化剂，过硫酸根的标准氧化还原电位(E0)为2.01V(相对于标准氢电极)。过硫酸根在热、紫外光、超声波、及碱液、金属离子如等物理化学效应作用下，可以转化为硫酸根自由基，硫酸根自由基的标准氧化还原电位(E0)为2.50-3.10V，氧化性较强，大于过硫酸盐及羟基自由基(标准氧化还原电位为2.80V)，对液相污染物进行氧化处理的范围更大。目前激活过硫酸盐生成硫酸根自由基的方法有利用热、紫外光、超声波、金属离子、电解、等离子体等。现有技术 CN108394893A公开了一种激活过硫酸盐产生硫酸根自由基降解抗生素废水的方法，其中所公开的过硫酸盐激活产生硫酸根自由基的激活方法为：热激活、紫外激活、过渡金属离子激活或强碱性环境条件激活。通过现有技术公开的方法激活过硫酸盐产生硫酸根自由基，产生的污染物降解活性体系成分太单一，存在水体污染物的处理效率低等问题。

压电效应是一种机械能与电能之间相互转化的物理现象。压电材料在受到外界机械作用力，内部产生极化，材料两个相对表面产生等量的正负电荷的现象称为正压电效应。压电材料加上电场，导致压电材料产生机械形变的现象称为逆压电效应，利用压电材料将机械能转化为电能再转化为化学能，从而降解污染物。目前关于压电材料在激活过硫酸盐产生废水处理自由基尚未见任何报道。

因此，本发明为了进一步提高过硫酸盐的水处理效率，提高一种压电材料钛酸钡激超声活过硫酸盐的废水处理方法对于提高水体污染物的处理效率具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有过硫酸盐激活产生硫酸根自由基的缺陷和不足，提供一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用，通过压电材料和过硫酸盐在超声环境下反应产生羟基自由基、超氧自由基、单线氧等，构成液相多氧化物质体系，从而增加对水体中污染物的去除效率。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种压电材料钛酸钡超声激活过硫酸盐在处理废水中的应用。

本发明的过硫酸盐在超声压电体系中被激活产生硫酸根自由基，与压电效应在水体中形成的羟基自由基、超氧自由基、单线氧等构成液相多氧化物质体系，从而促进对水体中污染物的去除。

压电材料激活过硫酸盐产生过硫酸根自由基的机理为：