[发明专利]基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法

说明书

本发明公开了基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，属于环境污染控制领域。将碳材料加入含有亚硫酸盐的水体中，使所述亚硫酸盐活化；所述亚硫酸盐在碳材料的催化作用下产生硫酸根自由基和亚硫酸根自由基；所述碳材料为葡萄糖在非氧化气氛下煅烧得到。优选地，所述水体中还含有重金属离子和/或有机污染物，所述硫酸根自由基和亚硫酸根自由基氧化所述重金属离子和/或有机污染物。本发明使用无金属碳材料作为催化剂，其制备方法简单、成本低，可有效活化亚硫酸盐产生亚硫酸自由基和硫酸根自由基用于氧化废水中的重金属和有机污染物，同时去除污水中的亚硫酸盐和其它污染物，并可有效避免金属离子对水体造成二次金属污染的技术问题。

技术领域

本发明属于环境污染控制领域，更具体地，涉及基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法。

背景技术

砷是水体中重要的污染物，隶属优先污染物、具有较强的毒性，危害人体健康和环境。在冶金、化工、石油等行业的发展及贫矿开发中，砷伴随主要元素被开发出来，进入废水，成为主要污染物。砷的价态对环境毒性有决定性的影响，三价砷(As(III))是自然环境中最普遍的存在形式，比As(V)具有更强的毒性和迁移性。因此，首先将高毒性和高迁移性的As(III)氧化为低毒性和迁移性As(V)是去除水体中砷的关键步骤。

亚硫酸盐是酸雨的主要成分，属于环境中的污染物质，广泛分布在我国酸雨污染区域的水体和土壤中，尤其是我国东南部等酸雨污染较为严重的区域。在食品行业，亚硫酸盐常作为食物保鲜剂、食物漂白和保色剂、食品杀菌抗氧化剂、药物稳定剂的添加成分而广泛存在于食品及加工行业废水中。在石油行业，脱硫过程中使用的废水含有大量的亚硫酸盐，例如用于湿法脱除高硫原油中硫的废水中亚硫酸盐含量可超1000ppm。在化工行业，亚硫酸盐也是电厂锅炉废水、亚硫酸盐造纸工艺废水的主要污染物。

亚硫酸盐和As(III)均存在于酸雨污染矿区废水以及食品、化工、石油等行业的废水中，二者均对生物体有较大的危害。砷不仅可引起人体多部位癌变，更甚者会引起器官衰竭，并且在2017年世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，亚硫酸盐位列3类致癌物(对人类致癌性尚未归类)清单。因此，通过活化亚硫酸盐来降低水中As(III)污染意义重大。

亚硫酸盐在过渡金属激发下可产生硫氧酸自由基(包括SO₃·-，SO₅·-以及SO₄·^-)用于有机物的降解，除此之外，亚硫酸盐自身也可缓慢反应生成活性较低的SO₃·-和SO₅·-。最近，金属催化剂活化亚硫酸盐代替各种过二硫酸盐(PS，S₂O₈^2-)和过一硫酸盐(PMS，HSO₅^-)的高级氧化技术成为研究热点，通过活化环境中的污染物质亚硫酸盐来去除水中的有机物和重金属以达到“以废治废”的目的，具有更重要的环境意义。但目前仅停留在使用过渡金属材料(Cr(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ))催化剂活化过硫酸盐的研究，过渡金属催化剂活化过硫酸盐的效率普遍不高，且对水体产生二次污染。因此开发具有高效活化亚硫酸盐的非金属材料催化剂具有重要意义。

碳材料是世界上应用最广泛的材料，几乎包括了地球上所有物质所具有的性质，如最硬--最软、绝缘体--半导体--超导体、绝热-良导热、吸光--全透光等。随着时代的变迁和科学的进步，碳材料也在不断的发展和应用，其作为一种非金属的环境友好型材料具有无限的可能和较大的发展潜力。但目前活化亚硫酸盐的研究和报道仅限于过渡金属活化，为了更好的实现“以废治废”的设想，采用环境友好型的非金属碳材料活化亚硫酸盐是一种更实用更具有发展潜力的新技术。

发明内容