[发明专利]一种活化过硫酸盐的催化剂及使用其处理污水的方法

说明书

本发明提供一种活化过硫酸盐的催化剂及使用其处理污水的方法，涉及污水处理领域。一种活化过硫酸盐的催化剂，由金属氧化物催化剂经物理或化学刻蚀得到；所述金属氧化物包括过渡金属氧化物和/或过渡金属混合氧化物；所述化学刻蚀包括：将所述金属氧化物用酸溶液处理；所述物理刻蚀包括：将所述的金属氧化物催化剂用等离子体处理。活化过硫酸盐的催化剂处理污水的方法，包括在污水中加入所述过硫酸盐，然后在所述活化过硫酸盐的催化剂的作用下进行处理。本申请提供的活化过硫酸盐的催化剂氧化降解水中有机物浓度的效率高，使用其处理污水的方法无二次污染，易于操作。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种活化过硫酸盐的催化剂及使用其处理污水的方法。

背景技术

随着人们对于水污染问题的日益重视，水中的新兴有机污染物的处理成为了相关领域研究的重点。这一类污染物主要包括全氟化合物、杀虫剂、内分泌干扰物、药品和个人护理用品以及致癌类多环芳烃等，它们大多含量较低，但化学性质稳定，传统的污水处理工艺很难除去这一类有机污染物，容易在生物体内累积，具有潜在的生态和健康威胁。

目前常用的降解水中有机物污染物的方法是采用高级氧化技术(AOPs)，具体是指以羟基自由基为活性氧物种对水中的有机物进行氧化降解的一类技术，主要包括芬顿、光电芬顿、臭氧氧化、湿式氧化等，其中芬顿反应以H₂O₂为氧化剂、Fe²⁺为催化剂产生羟基自由基，可以在常温常压下对于低浓度的有机污染物进行氧化降解。通常情况下，羟基自由基可以实现水中ppm级有机污染物的完全降解，然而芬顿反应严格要求pH值在2～4，同时反应后会产生大量的铁泥，造成严重的二次污染。因此，以硫酸根自由基为活性氧物种的类芬顿反应逐渐成为研究的热点。相比于羟基自由基，硫酸根自由基具有更高的氧化还原电位，更宽的pH值应用范围，更高的目标污染物选择性以及更长的半衰期，因此表现出更好的性能。

硫酸根自由基可以通过活化过氧硫酸氢钾复合盐(oxone)或过二硫酸钾(PDS)产生，活化方式主要有物理法和化学法两种，其中采用多相催化剂具有能耗低、无二次污染的显著优势。在已报道的文献中，金属氧化物、尖晶石、钙钛矿等催化剂体系均表现出优异的催化性能，专利CN102020350A中公开了一种异相催化剂活化过硫酸盐，表明采用该方法可以有效地对多种有机物污染物进行快速降解，但是这些催化剂的性能仍需进一步提高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种活化过硫酸盐的催化剂，相较于现有的催化剂，其性能得到了进一步提高。

本发明的第二目的在于提供一种使用所述的活化过硫酸盐的催化剂处理污水的方法，该方法降解效率高、无二次污染、易于操作。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种活化过硫酸盐的催化剂，由金属氧化物催化剂经物理或化学刻蚀得到；所述金属氧化物催化剂包括过渡金属氧化物和/或过渡金属混合氧化物；所述化学刻蚀包括：将所述金属氧化物催化剂用酸溶液处理；所述物理刻蚀包括：将所述的金属氧化物催化剂用等离子体处理。

因金属氧化物催化剂活化过硫酸盐的性能主要受表面金属价态、缺陷以及氧空穴浓度的影响，故此将金属氧化物催化剂经过物理、化学刻蚀后所得到的本申请提供的所述的活化过硫酸盐的催化剂，其体相结构并未发生明显变化，同时表面缺陷和氧空穴浓度增加、比表面积上升，催化性能随之提高。

优选地，所述过渡金属氧化物催化剂包括氧化钴催化剂、氧化镍催化剂、氧化锰催化剂、氧化铜催化剂、LaNiO₃催化剂、LaMnO₃催化剂、LaCoO₃催化剂和钙钛矿催化剂中的至少一种；

优选地，所述过渡金属混合氧化物催化剂包括钴锰混合氧化物和/或镍锰混合氧化物。