[发明专利]一种基于硼、钕改性软铋矿铁酸铋催化过硫酸盐去除水中残留内分泌干扰物的方法

摘要

一种基于硼、钕改性软铋矿铁酸铋催化过硫酸盐去除水中残留内分泌干扰物的方法，它是涉及一种利用硼、钕元素同时改性软铋矿铁酸铋催化材料的制备，及其用于激活过硫酸盐降解水中内分泌干扰物的方法。本发明的主要目的是解决现有异相催化过程效率低、催化剂回收困难、催化过程复杂、反应条件苛刻以及成本过高的问题。方法：一、将过硫酸盐与预处理的水混合；二、调节反应pH值；三、制备硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋；四、投加硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋；五、采用外磁场分离磁性材料，即一种基于硼、钕改性软铋矿铁酸铋催化过硫酸盐去除水中残留内分泌干扰物的方法。使用本发明的方法去除水中残留内分泌干扰物效率达到85%～99%。本发明去除率高、工艺操作简单，降解副产物无毒无害；材料制备方法简单可行。反应在常温常压下进行，减少能耗；催化材料能够较容易回收及再生。本发明可以有效去除水中残余内分泌干扰物。

主权项

1.一种基于硼、钕改性软铋矿铁酸铋催化过硫酸盐去除水中残留内分泌干扰物的方法其特征在于，一种基于硼、钕改性软铋矿铁酸铋催化过硫酸盐去除水中残留内分泌干扰物的方法是按以下步骤完成的：一、将过硫酸盐与含有内分泌干扰物的预处理水混合，再在室温下、搅拌速度为160 r/min~250 r/min的条件下搅拌20 min~45 min，得到过硫酸盐和预处理水的混合溶液；步骤一中所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和过硫酸钙中的一种或几种混合物；步骤一中所述的内分泌干扰为雌酮、雌二醇、己烯雌酚、雌三醇、壬基酚和双酚A、双酚S、双酚AF中的一种或几种混合物；步骤一中所述的预处理水中内分泌干扰物的浓度为0.01～100 mg/L；步骤一中所述的过硫酸盐的质量与预处理的水的质量比为1：(1000~10000)；二、调节反应pH值，在搅拌速度为150 r/min～200 r/min 的条件下使用0.1 mol/L~100 mol/L 的高氯酸和0.1 mol/L~100 mol/L 的氢氧化钠溶液将过硫酸盐和预处理水的混合溶液的pH 值调节至6.5~7.5，得到调节pH 值后的过硫酸盐和预处理水的混合溶液；三、制备硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋；（1）、将一定摩尔质量的硝酸铋和硝酸铁溶解于一定摩尔浓度的硝酸中，并强烈磁力搅拌形成无色透明溶液；步骤三（1）中所述的硝酸铋和硝酸铁的摩尔质量比为1：（0.1~1000）；步骤三（1）中所述的稀硝酸摩尔浓度为0.01~10 mol/L；步骤三（1）中所述的强烈磁力搅拌速度为400 r/min~650 r/min；（2）、向（1）中溶液逐滴加入氢氧化钠溶液，并保持160 r/min~250 r/min的搅拌至形成黄褐色沉淀，再继续搅拌30~60 min；（3）、将（2）中所得的沉淀过滤，用去离子水清洗至中性，并将固体在一定温度下烘干备用；步骤（3）中所述的干燥温度为60~120℃；（4）、称取适量将（3）中所得固体前驱体移入高压反应釜中，加入一定量的硼砂和钕盐；再加入一定浓度的KOH作为矿化剂，其中乙醇和去离子水混合液作溶剂，保持一定充满度，强烈磁力搅拌15‑30 min；步骤三（4）中所述的称取适量（3）中所得固体质量为0.1‑30 g；步骤三（4）中所述的硼砂、钕盐与固体前驱体的质量比为1：（0.1‑10）：（1:1000）；步骤三（4）中所述的KOH浓度为0.1‑6 mol/L；步骤三（4）中所述的乙醇和去离子水混合液中，乙醇与水的体积比为1：（0.1‑1000）；步骤三（4）中所述的充满度为40~80%；（5）、将（4）中高压反应釜移置马弗炉中，保持一定温度，持续反应若干小时；步骤三（5）中所述的高压反应釜保持温度为100~200℃；步骤三（5）中所述的持续反应为1~24 h；（6）、待（5）完成后，高压反应釜冷却至室温，将所得固体用去离子水和无水乙醇反复清洗多次至中性，并在一定温度下真空干燥，最终得到硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋；步骤三（6）中所述的干燥温度为60~120℃；四、投加硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋到反应溶液中；将硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋投加到调节pH 值后的过硫酸盐和预处理水的混合溶液中，反应时间10 min~240 min，得到含有硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋的水溶液；步骤四中所述的硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋的投加量为1 mg/L~500 mg/L；五、采用外磁场分离硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋：采用外磁场对含有硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋的水进行分离，回收硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋，再使用孔径为0.45 μm的玻璃纤维膜对回收的硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋进行过滤，再分别使用去离子水和无水乙醇对过滤后的硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋分别各清洗5次~10次，再在温度为50~75℃下真空干燥12 h~48 h，得到再生后的硼、钕改性的具有强磁性的软铋矿铁酸铋，并再次用于去除水中残留内分泌干扰物的水。