[发明专利]一种光辅助单原子催化降解水体中草甘膦的方法

说明书

本发明公开了一种光辅助单原子催化降解水体中草甘膦的方法，包括如下步骤：称取Cu(NO₃)₂、2‑甲基咪唑、PVP以及甲醇加入玛瑙瓶中，球磨1～5h，得到Cu‑咪唑配位化合物；将Cu‑咪唑配位化合物与三聚氰胺混合进行研磨，过200～400目筛，然后在氮气气氛下放置在管式炉中煅烧得到单原子催化剂Cu‑ICC/g‑C₃N₄；取含草甘膦的污水，加入催化剂，黑暗条件下搅拌20～60min，达到吸附平衡，氙灯照射下向污水中加入过一硫酸氢钾，于50kHz～70kHz下超声1～5小时，污水与过一硫酸氢钾的质量比为20:1～30:1。光辅助单原子活化过一硫酸氢钾降解草甘膦的去除率达90％～100％。

技术领域

本发明涉及一种处理水体中有机污染物的技术。具体涉及一种光辅助单原子催化剂活化过一硫酸盐产生硫酸根自由基来降解水体中草甘膦的方法。

背景技术

草甘膦(Glyphosate)俗称：农达，学名为N-膦酸甲基-甘氨酸。美国孟山都化学公司于20世纪60年代最先筛选合成了草甘膦。20世纪70年代我国开始对草甘膦进行研究。草甘膦用途广泛，可用于农作物与非农作物上。草甘膦较含氯农药毒性小，效果好，成本低，在世界各地被注册使用。到2012年7月为止，我国登记在册的草甘膦生产厂家大约为130家。据报道，中国向全球供应近80％草甘膦农药。草甘膦是一种广泛使用的广谱除草剂，会对人体细胞造成伤害。在2015年，IARC(国际癌症研究机构)将该物质归类为“可能致癌”物质。随着时间推移，草甘膦的大量使用产生了真正的全球污染，不仅影响了土壤，地表和地下水以及大气，甚至还影响食物和常用物品，如尿布，医用纱布和女性亲密卫生用吸收剂等。据报道，全球每年草甘膦的使用量高达65万t，在美国自然水体中可检测到的最大含量为0.476mg·L^-1，巴西部分自然水体中其含量高达1.48mg·L^-1。可见，从水体中去除草甘膦对保护环境和人类健康至关重要。

过硫酸盐分为过一硫酸盐与过二硫酸盐，过硫酸盐具有与双氧水相似的O-O键，本身不具氧化能力，但经过活化会产生具有较强氧化能力的硫酸根自由基，硫酸根自由基的氧化电势为(E⁰＝+2.5～+3.1V)比羟基自由基(E⁰＝+1.8～+2.7V)还要高。由于过一硫酸盐具有非对称结构，通常认为较易活化，过硫酸盐的活化方式有碱活化，光活化，热活化，过渡金属活化等。其中过渡金属活化由于其操作简单，廉价易得，一直被学者广泛关注。Fe³⁺，Fe²⁺，Ag⁺，Co²⁺，MnO₂，CuO，Fe₂O₃，ZnO，CuO/Fe₃O₄，CuFeO₂对过一硫酸盐的活化已经被详尽的研究过了，但由于过渡金属离子不易分离，且残留离子会对人体造成危害，所以不宜推广使用。金属氧化物由于存在相界面，活性中心含量较少，所以对过硫酸盐的活化效果不佳。