[发明专利]一种基于硅化零价铁活化过硫酸盐的水体修复方法

说明书

一种基于硅化零价铁活化过硫酸盐的水体修复方法：以硅化微米零价铁为催化活化剂，过硫酸盐为氧化剂进行有机废水的处理，所述催化活化剂与氧化剂的摩尔比为1:0.5‑3。本发明在待处理的污染中加入硅化零价铁和过硫酸盐，进行有机污染物的氧化去除，硅化零价铁其表面富含硅烷醇基团(≡Si‑OH)。本方法可以解决传统活化过硫酸盐体系中铁基材料易失活、亚铁离子后期释放不足的问题，且修复效率高，环境友好，适用于多种有机污染废水和地下水的处理与修复。

技术领域

本发明属于环境材料制备及污染水体修复技术领域，具体涉及一种基于硅化零价铁活化过硫酸盐的水体修复方法。

背景技术

利用零价铁的强给电子能力，采用零价铁活化过硫酸盐的技术在难降解有机污染物废水治理方面已成为一种非常有前途技术。该技术可产生与比羟基自由基更强的硫酸根自由基，且其具备较长的寿命和一定的选择性。基于零价铁的非均相活化技术，可缓解均相亚铁体系中反应速率无法控制、铁离子的快速水解和沉淀、可淬灭自由基的阴离子的引入以及含铁污泥造成的二次污染等问题。

然而，基于零价铁的活化技术，仍存在氧化后零价铁表面所形成氧化层抑制零价铁持续释放亚铁，因而导致体系催化活性降低。为解决此种问题，研究者们又通过零价铁负载双金属，构建原电池效应来促进零价铁的腐蚀溶出，改善零价铁催化活性。此外，通过改变零价铁表面性质的途径，如对零价铁实现表面硫化，调控零价铁的腐蚀行为及亚铁释放速率，亦可实现零价铁催化材料活化效率的强化。无论是合成双金属负载的零价铁，还是表面硫改性的零价铁均无法避免反应过程中毒性金属或硫元素的溶出造成的二次污染问题。因此，探索绿色高效的技术，提高零价铁活化过硫酸盐的氧化活性一直以来都是待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是公开一种基于硅化零价铁活化过硫酸盐的水体修复方法，以改进现有铁基活化过硫酸盐技术中存在易失活、循环性能差及二次污染物溶出的缺陷。

为实现上述目的，本发明公开的基于硅化零价铁活化过硫酸盐的水体修复方法是以硅化微米零价铁为催化活化剂，过硫酸盐为氧化剂进行有机废水的处理，所述催化活化剂与氧化剂的摩尔比为1:0.5-3。

所述的水体修复方法，其中，硅化微米零价铁是将可溶性硅酸盐和微米铁粉按照硅/铁摩尔为0.02-20％比例混合后，分别球磨、分离、烘干。

所述的水体修复方法，其中，可溶性硅酸盐为硅酸钠、偏硅酸钾、层状结晶二硅酸钠、层状结晶二硅酸钾及多种层状结晶复合硅酸盐中的一种或几种。

所述的水体修复方法，其中，微米铁粉为微米级还原铁粉、生铁粉、泡沫铁粉和/或铁屑，铁粉粒径在100-800目。

所述的水体修复方法，其中，球磨过程是通过行星式球磨机以1-20mm的钢珠或氧化锆球为球磨介质，以转速为300-900r/min球磨2-20h，合成表面富含硅烷醇基团的硅化零价铁。

所述的水体修复方法，其中，过硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠、过一硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和/或过硫酸铵。

所述的水体修复方法，其中，有机废水的处理体系pH值控制在3-10。

所述的水体修复方法，其中，有机废水包括但不限于氯代有机物、抗生素、多环芳烃的有机污染水体。

本发明同现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明所使用的硅化零价铁绿色无毒、成本低廉，且不存在修复过程中的二次污染问题。由于硅化壳层特殊的硅烷醇基团的配位作用，氧化产生的Fe(III)可在界面接受电子被还原，实现Fe(II)的持续供给。

本发明方法具备工艺简单、操作方便、反应条件温和，可实现多种难降解有机废水的高效处理。

附图说明