[发明专利]一种盐酸羟胺非均相类芬顿体系及其应用

说明书

本发明公开了一种盐酸羟胺非均相类芬顿体系及其应用，将盐酸羟胺和氯氧化铁和过硫酸盐加入待处理的废水中在室温下搅拌反应5到15分钟即可。本发明有效的提高了氯氧化铁对过硫酸盐的催化活性，能在接近中性的pH条件下有效的去除水中的有机污染物以及实现大肠杆菌的消毒灭活，并且所用的催化剂氯氧化铁在经过了5次循环利用后仍然具有较好的催化活性。

(一)技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种由过硫酸盐，盐酸羟胺和氯氧化铁组成的新型非均相类芬顿体系及其降解水中有机污染物并灭活大肠杆菌的应用。

(二)背景技术

随着我国城市化的迅速发展，废水的产量不断增加，其成分也变得越来越复杂。生物处理，吸附，沉淀和氯消毒等基本水处理工艺难以承受当前更为复杂的水污染，迫切需要创新更先进的水处理材料和技术。

作为简单有效的方法，高级氧化工艺最近已广泛用于水处理中，以降解废水中难降解的有机污染物并进行消毒。其中，基于过硫酸盐的高级氧化工艺引起了越来越多的关注，因为与羟基自由基相比，硫酸根自由基具有更高或相等的氧化还原电势，更长的寿命，更强的选择性和稳定性以及更宽的工作pH范围。但是过硫酸盐通常需要一定的活化手段进行激活才能产生大量的自由基。由于铁基材料的性价比和环境友好性，近年来开发出了许多新型的铁基非均相催化剂用于过硫酸盐的活化。氯氧化铁(FeOCl)是一种具有自堆叠层的传统功能材料，由于FeOCl中铁原子的特殊结构和可还原性，已经有研究者将其用于非均相高级氧化的催化以降解有机污染物。但其本身的可还原特性有限，在活化过硫酸盐的应用中效果不佳，在其催化的过硫酸盐体系中并不能达到令人十分满意的结果。

(三)发明内容

针对上述FeOCl对过硫酸盐的催化降解速率缓慢的技术问题，本发明旨在提供一种由过硫酸盐，盐酸羟胺和氯氧化铁组成的新型非均相类芬顿体系，及其用于降解水中有机污染物并灭活大肠杆菌的应用。盐酸羟胺协同氯氧化铁催化过硫酸盐快速分解产生硫酸根自由基(SO₄^·-)和羟基自由基(HO·)，以高效氧化去除水中有机污染物并将大肠杆菌灭活，有效解决了上述背景技术中的问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种盐酸羟胺非均相类芬顿体系，所述盐酸羟胺非均相类芬顿体系由盐酸羟胺(HA)、氯氧化铁(FeOCl)、过硫酸盐组成，其中盐酸羟胺与过硫酸盐物质的量之比为1:0.05-5，优选1:1.5，所述盐酸羟胺与氯氧化铁物质的量之比为1:0.05-5，优选1:1.9。

进一步，所述过硫酸盐为过硫酸氢钾或过硫酸氢钠中的一种。

本发明还提供一种盐酸羟胺非均相类芬顿体系在降解水体有机污染物中的应用，所述应用为：将氯氧化铁和盐酸羟胺加入含有机污染物的水体中，调节pH值为2～11，加入过硫酸盐，在室温(25℃)下搅拌进行反应，对水体中有机污染物进行降解，反应完成后过滤，滤饼回收氯氧化铁，滤液即为去除有机污染物的水体；所述有机污染物包括环丙沙星、双酚A、罗丹明B或卡马西平。

进一步，优选有机污染物为环丙沙星，所述过硫酸盐为过硫酸氢钾或过硫酸氢钠中的一种，优选过硫酸氢钾(PMS)。

进一步，水体中有机污染物浓度为5-10mg/L，优选5mg/L。

进一步，所述盐酸羟胺与过硫酸盐物质的量之比为1:0.05-5，优选1:1.5，所述盐酸羟胺与氯氧化铁物质的量之比为1:0.05-5，优选1:1.9；所述盐酸羟胺加入水体的终浓度为1mmol/L。

进一步，所述pH值调节为6.5。

进一步，所述pH调节使用无机碱(如NaOH)和无机酸(如H₂SO₄)。

本发明使用的水为超纯水(UP＝18.25MΩ·cm)。