[发明专利]一种铈-锰双金属催化剂活化过硫酸盐同步吸附降解去除水中阿散酸的方法

说明书

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种铈‑锰双金属催化剂活化过硫酸盐高效控制水中阿散酸污染的方法。本发明通过高锰酸钾和铈盐制备铈‑锰双金属催化剂，并与过硫酸盐结合进行对水中阿散酸的去除处理。本发明首次提出了一种利用铈‑锰双金属催化剂催化过硫酸盐去除水中阿散酸的方法。所述方法中铈‑锰双金属催化剂/过硫酸盐体系在酸性到弱碱性的条件下，均具有良好的阿散酸的降解能力，同时催化剂中的铈氧体与锰氧体对于无机砷的吸附能力较强，能够在降解阿散酸的同时吸附固定释放的无机砷。本发明制备的铈‑锰双金属催化剂可多次回收利用，降低运行成本。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种铈-锰双金属催化剂活化过硫酸盐高效控制水中阿散酸污染的方法。

背景技术

阿散酸(p-arsanilic acid,p-ASA)作为一种常用的饲料添加剂，经畜禽摄入后几乎不发生代谢，超过90％的阿散酸会直接随着粪便排出体外，再经过农田灌溉和雨水冲刷，极易随着养殖废水被排入到水环境中。研究表明，在养殖场附近的地下水、地表水、土壤等环境介质中均有检测到p-ASA。虽然p-ASA在低剂量下对人体基本没有危害，但在水环境中它们可以通过生物和非生物途径转化生成具有剧毒性、高致癌性和强转移性的无机砷。因此，亟需寻找有效方法解决水环境中阿散酸的污染问题。

近年来，基于硫酸根自由基(SO₄^-·)高级氧化技术受到了研究学者的广泛关注。依据催化剂的不同，可分为均相催化过硫酸盐技术和非均相催化过硫酸盐技术。过渡金属离子，如Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺等，是常用的均相过硫酸盐催化剂，但存在催化剂稳定性差、难以回收以及易造成二次污染等问题。与均相催化过硫酸盐技术相比，非均相催化过硫酸盐技术不仅能够提高有机物的去除效率，同时具有操作简单、维护方便、无二次污染等特点，因此在水处理过程中具有广阔的应用前景和开发潜力。其中，金属氧化物是较为常见的过硫酸盐非均相催化剂，如Fe₂O₃，Co₃O₄，MnO₂等。然而，高价金属物种还原的限速步骤极大限制了单金属氧化对过硫酸盐的活化性能。同时，单金属氧化物对于无机砷的富集效率往往不高，导致单金属氧化物活化过硫酸盐工艺在实际应用过程中成本变高，可行性降低。针对以上问题，本发明拟通过共沉淀法制备铈-锰双金属催化剂(CMO)，在利用其双金属加速氧化还原循环的基础上，更进一步提升催化性能，实现对水中阿散酸污染的高效控制。

发明内容

本发明的目的在于解决水中阿散酸涉及的胂(砷)污染问题，首次提出了一种利用铈-锰双金属催化剂催化过硫酸盐去除水中阿散酸的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铈-锰双金属催化剂活化过硫酸盐同步吸附降解去除水中阿散酸的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备铈-锰双金属催化剂：

S1.将铈盐加入水中溶解得到铈盐溶液A；

S2.将KMnO₄和NaOH用水溶解得到混合溶液B；

S3.搅拌条件下，将KMnO₄和NaOH的混合溶液B滴加到步骤S1的铈盐溶液A中调节其pH为7.0～8.0，得到混合溶液C；

S4.将步骤S3的混合溶液C搅拌、静置后过滤，将固体后处理后得到铈-锰双金属催化剂CMO；

(2)去除水中阿散酸：将步骤(1)的铈-锰双金属催化剂CMO加入含阿散酸的水溶液中，然后加入过硫酸盐或过硫酸盐溶液反应一定时间，实现水中阿散酸的去除。

优选的，所述步骤(1)中S1中铈盐溶液浓度以铈元素计为5mM。