[发明专利]一种利用生物炭-氧化铜复合材料活化过一硫酸盐处理含盐难降解废水的方法

说明书

本发明公开了一种利用生物炭‑氧化铜复合材料活化过一硫酸盐处理含盐难降解废水的方法，属于水污染控制技术领域。该复合材料可实现自由基与非自由基两种途径活化过一硫酸盐，非自由基活化产生的单线态氧不易受水中无机盐等背景成分的影响，催化剂活性强，有利于含盐难降解废水的处理，同时自由基途径产生的硫酸盐自由基和羟基自由基实现有机物的深度矿化。本发明建立的方法适用于多种难降解有机废水的处理，能在pH＝3‑11的范围内高效去除有机污染物，材料廉价、制备简单，氧化工艺易于操作，在去除含盐废水或复杂基质中难降解有机污染物方面具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种利用生物炭-氧化铜复合材料(BC-CuO)活化过一硫酸盐(PMS)处理含盐难降解废水的方法。

背景技术

含盐难降解废水是化工、石化、冶金、煤化工、制药、染料、制革、造纸、食品加工、养殖等行业产生的有机废水，同时还包括海水淡化和再生水回用过程产生的浓水，废水中除了含有难降解的有机污染物外，还含有大量可溶性无机盐，主要有Cl^-、Na⁺、SO₄^2-、Ca²⁺等，水质复杂，pH变化大，毒性高，危害大。此类含盐难降解废水一般是生化处理的极限，而大部分的污水处理均以生物处理系统为主，因此直接排入污水处理设施会破坏处理系统的运行，使污水厂出水无法满足排放标准，成为目前水环境治理中的难题。由于含盐难降解有机废水对微生物毒害大，采用传统的生物法难以处理，现有的技术也存在诸多不足，急需新型高效技术的开发和应用。

近几年，以产生硫酸盐自由基(SO₄^■-)去除有机物的过硫酸盐高级氧化技术逐渐引起了研究人员的关注。SO₄^■-拥有比羟基自由基(^■OH)相对更高的氧化还原电位，而且半衰期更长，这使得SO₄^■-在矿化多种有机污染物方面具有更大的优势。另外，SO₄^■-对许多有机化合物的降解也比^■OH更高效，这是因为它对电子转移反应的选择性更强。SO₄^■-和^■OH拥有较强的氧化能力，但对氯离子等无机盐成分抗性差，极易失活，大量无机盐成分的存在大大降低了氧化效率，继而增加了药剂成本。近期研究表明，过硫酸盐除了通过自由基途径活化产生自由基外，还可以非自由基途径产生单线态氧(¹O₂)。¹O₂是一种反应活性较温和(氧化还原电位2.2V)的亲电试剂，它有空轨道，能从其他物质处获得电子，具有强氧化性，因此可以快速氧化带富电子官能团(氰基、胺基、双键、苯环等)的有机污染物(染料、药物、杀虫剂、阻燃剂等)，能够有选择性地去除低浓度的污染物，并且不易被废水中的背景组分灭活。因此，集合SO₄^■-和^■OH的强氧化性和¹O₂的耐盐性，利用过硫酸盐活化技术处理含盐难降解废水成为了一种有效途径。

过一硫酸盐(PMS)作为一种高效、稳定的氧化剂，在有机化合物合成上已经被广泛地使用，还被用作游泳池的无氯添加剂，用于消毒杀菌。PMS可以通过超声、光解、加热、过度金属离子和氧化物等被活化产生SO₄^■-和^■OH，但同时能以非自由基途径产生大量¹O₂的研究报道较少。

基于此，本发明提出了一种利用生物炭-氧化铜复合材料活化过一硫酸盐处理含盐难降解废水的方法，通过这种方式可以实现含盐有机废水中的难降解有机物的高效去除。该发明中的催化材料制备简单、原料廉价、易于实现工业化，该方法有机物去除效率高、便于储运和投加，适用于废水的pH范围广，在含盐有机废水处理领域具有巨大的潜力和广泛的应用前景。在本发明之前，未发现有利用生物炭-氧化铜复合材料与过一硫酸盐联用处理含盐有机废水的报道。