申请日20200629
公开(公告)日20201009
IPC分类号C02F1/30; C02F1/72; C02F101/30; C02F101/38
摘要
本发明属于污水处理领域，公开了一种可见光强化三价铁(Fe(III))活化过硫酸盐处理有机废水的方法。本发明利用Fe(III)能与污染物之间形成配合物，在可见光的光照下，产生“配体‑金属电荷转移过程”(LMCT)，即内部电荷发生了从污染物复合物到Fe(III)中的转移，使Fe(III)转化为Fe(II)，而无需添加其他配体或试剂就可以活化过硫酸盐产生具有强氧化性的羟基自由基和硫酸根自由基，从而将污染物降解。本发明是一种新的且具有成本效益的活化方法，工艺流程十分简单，可操作性强，能在较宽的pH范围内高效地去除废水中的污染物，具有广阔应用前景。
权利要求书
1.一种可见光强化三价铁活化过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于具体步骤如下：
向有机污染物溶液中加入Fe3+盐并混合均匀，然后加入过硫酸盐得到混合溶液，再用可见光照射所得混合溶液，开始处理有机废水;
其中所述有机污染物为磺胺甲恶唑，苯酚，卡马西平，布洛芬和苯并噻唑中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Fe3+盐/过硫酸盐的质量比为0.56～5.6:5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Fe3+盐/过硫酸盐的质量比为1～2:5。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述混合溶液中过硫酸盐/有机污染物的质量浓度比为25～100:1。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述混合溶液中过硫酸盐/有机污染物的质量浓度比为40～60:1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述过硫酸盐为单过硫酸氢钾和过硫酸钾中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Fe3+盐为氯化铁，硫酸铁和硝酸铁中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述可见光的波长为420～900nm;所述可见光的光强范围为10～100Mw/cm2。
说明书
一种可见光强化三价铁活化过硫酸盐处理有机废水的方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种可见光强化三价铁活化过硫酸盐处理有机废水的方法。
背景技术
长期以来，人们一直在研究利用芬顿和类芬顿反应生成氧化自由基来修复污染物。基于过氧二硫酸盐(PDS)的类芬顿法能产生硫酸根自由基(·SO4-)和羟基自由基(·OH)，被认为对去除有机污染物具有巨大潜力。与H2O2，O3，高铁酸钾和过氧一硫酸盐(PMS)等其他传统氧化剂相比，PDS具有相同质量价格最低;在水中寿命最长，活化能最低等优点。
铁是地球上最丰富的过渡金属元素，广泛存在于地表水中，价格低廉，同时也是一种环境友好的材料。为了在高效活化PDS的同时节省成本并最大程度降低使用重金属对人体健康和环境的风险，亚铁离子是常用过渡金属。但是，溶解的Fe(II)会迅速氧化成Fe(III)，从而导致氢氧化铁沉淀和三氧化二铁沉淀并抑制Fe(III)/Fe(II)循环，从而中止芬顿和类芬顿反应。而Fe(III)也只显示出有限的PDS活化过程的能力。因此，进行从Fe(III)到Fe(II)有效的转化是解决PDS氧化的关键问题，需要从实际角度分析Fe(III)如何激活PDS。
发明内容
本发明的目的是针对过硫酸盐活化氧化体系现有技术的缺点和不足，提供一种可见光强化三价铁活化过硫酸盐处理有机废水的方法;本方法提高有机污染物的降解效率的同时，解决了从Fe(III)到Fe(II)有效的转化和循环问题。
本发明的技术方案具体如下：
一种可见光强化三价铁活化过硫酸盐处理有机废水的方法，具体步骤如下：
向有机污染物溶液中加入Fe3+盐并混合均匀，然后加入过硫酸盐得到混合溶液，再用可见光照射所得混合溶液，开始处理有机废水;
其中所述有机污染物为磺胺甲恶唑，苯酚，卡马西平，布洛芬和苯并噻唑中的至少一种。
所述混合溶液中过硫酸盐/有机污染物的质量浓度比为25～100:1;优选为40～60:1;更优选为50:1。
所述Fe3+盐/过硫酸盐的质量比为0.56～5.6:5;优选为1～2:5，更优选为1.12:5。
所述可见光的波长为420～900nm;所述可见光的光强范围为10～100Mw/cm2;优选为100Mw/cm2。
所述过硫酸盐为单过硫酸氢钾(简称PMS，化学式为KHSO5)和过硫酸钾(简称PDS，化学式为K2S2O8)中的至少一种;优选为PDS。
所述Fe3+盐为氯化铁，硫酸铁和硝酸铁中的至少一种;优选为氯化铁。
本发明的原理：天然水中的有机污染物具有丰富的官能团，例如羧基，氨基，羟基和磺酸基。Fe(III)与污染物之间形成配合物，能在可见区产生新的光吸收，产生“配体-金属电荷转移过程”(LMCT)，然后在可见光激发下进行光诱导的电子转移以形成Fe(II)复合物，同时，PDS充当电子受体从而有效地激活PDS，在催化循环中诱导·SO4-和·OH的生成以及Fe(III)的再生以产生氧化性物质，并将污染物降解成小分子。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.仅添加环境友好的Fe(III)与污染物之间形成配合物在可见光照射下直接进行过硫酸盐活化，对自然界无害。
2.利用可见光强化三价铁活化过硫酸盐大大提高了溶液中活性自由基的浓度，提高有机污染物的降解效率。同时，解决了芬顿反应中存在的沉淀问题，并实现Fe(III)/Fe(II)循环
3.本发明操作简单，能耗小，成本低，环境友好，污染物去除效果显著。（发明人朱明山;银仁莉;陆钢;陈妍希）
