[发明专利]基于摇铃型纳米复合材料的废水中有机污染物去除方法

说明书

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种基于摇铃型纳米复合材料的废水中有机污染物去除方法。包括以下步骤：(1)、先调节废水的初始pH值，然后将摇铃型磁性纳米复合材料加入至废水中，搅拌3‑5min，再加入H₂O₂，继续搅拌，控制反应温度为25‑45℃，反应时间为30‑90min；(2)所述步骤(1)反应完成后形成混合溶液A，然后使用外加磁场将Fe₃O₄@MOFs纳米复合材料从混合溶液A中分离出，并将分离液的pH调至中性后排放。本发明去除步骤简单，可实现快速高效率去除废水中的有机污染物，无需重新再生便可直接再利用，省时省力，去除效率高，对环境无二次污染，可回收再利用，经济成本低。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种基于摇铃型纳米复合材料的废水中有机污染物去除方法。

背景技术

近年来，随着石油化工、印染、制药、塑料、合成纤维、焦化等行业的迅速发展，产生了大量含有难降解有机污染物的废水，这类废水具有成分复杂、浓度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特点，对生态环境和人体健康构成极大威胁。高级氧化技术(AOPs)由于可以产生活性极高的羟基自由基，能将废水中的有机物彻底氧化降解为无机物或易生化降解的小分子有机物，从而实现废水无害化处理，被公认为是处理持久性和难生物降解有机废水的有效方法。

其中Fenton法由于氧化能力极强、成本低廉、操作简单便捷而得到广泛关注。传统Fenton法采用二价铁盐作为催化剂，回收利用难度大，成本高，且体系中高浓度铁离子反应后会产生大量铁污泥，直接排放易造成二次污染等问题。为了克服这些问题，开发了以含铁固体为基础的非均质芬顿类催化剂，非均相Fenton体系是采用将铁离子或含铁的固体物质负载于载体上组成的催化剂，与H₂O₂构成的反应体系，其反应过程是首先将有机物和H₂O₂吸附到固体催化剂表面，使得较高浓度的目标污染物分子集中在催化剂活性中心附近微区内，同时催化剂活性位点上铁离子可催化H₂O₂产生·OH，因而有机污染物更易受到·OH的攻击而被催化降解为无毒或小分子物质，反应完成后的产物将脱附释放到溶液中，完成对废水的无害化处理，无需重新再生便可直接再利用，省时省力。

与传统的均相Fenton催化相比，非均相Fenton催化剂，具有易回收、无二次污染、可在pH较宽情况下反应等优点，因此近来年引起了广大学者的极大关注。目前，一些有机材料(Nation膜和树脂等和多孔的无机材料(沸石、活性碳和粘土矿等)被用作载体来制备非均相Fenton催化剂，但这些催化剂载体制作工艺复杂使得成本较高，所制备的催化剂分离回收困难，稳定性差重复利用率低，且回收成本高和效率低等问题，因此，开发一种集高效催化、易磁分离回收、重复利用性能好且无二次污染的经济环保型非均相磁性催化剂成为非均相Fenton催化剂研究的热点，目前还没有将非均相Fenton催化剂应用于废水的有机污染物去除实例。

专利CN 106076335 A，公开了一种非均相Fenton催化剂的制备方法和应用，其包括以下步骤：废弃物铁泥和沼渣通过清洗、干燥、粉碎、掺杂浸渍、高温活化、酸洗及筛分等步骤，制备出非均相Fenton催化剂。专利CN 107497434 A,一种用于非均相类芬顿反应的催化剂，公开了一种铁基多相类芬顿反应催化剂，其由氧化铁和氧化硅组成，氧化硅包覆氧化铁，其中氧化铁含量在15-75％之间，氧化硅含量在85-25％之间。

上述专利中的非均相Fenton催化剂均是用于反应催化降解有机污染物的，但专利CN 106076335 A中非均相Fenton催化剂的制备步骤较为复杂，其中高温活化处理中需要的条件是：马弗炉热解温度为600-1000℃，制备条件要求高，能耗大；专利CN 107497434 A中，虽然纳米二氧化硅(SP30)的比表面积大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化剂和催化剂载体方而具有潜在的应用价值，但是氧化硅包覆氧化铁为实心结构，这种结构会减少暴露的催化活性位点，富集污染物的量也会受到限制，从而会影响催化活性能，以及去除效果。