专利名称：一种土壤催化剂及其在降解有机污染物中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直接由土壤得到的催化剂的制备方法；本发明还涉及这种土壤催化 剂在降解有机污染物中的应用。
背景技术：
土壤是生态环境的重要组成部分，是人类社会赖以生存和发展的基础。土壤是由固 相(矿物质和有机质等固体物质)，液相(土壤水分)和气相(土壤空气)组成的，由于其中包 含各种生物和非生物物质，具有吸附、交换、络合、螯合作用和氧化还原作用，因此具 有降解、转化化学污染物和杀死致病微生物的自净能力。以土壤直接作为催剂用于降解 有机物污染未见报道。
发明内容
本发明的目的是要提供一种从土壤中制备到的催化剂；本发明的另一个目的是这种 土壤催化剂在降解有机污染物中的应用。
本发明的目的是这样实现的 一种土壤催化剂，将土壤通过湿热法灭菌后风干，研 磨，过200目筛，储存于干燥器中，得到土壤催化剂。
土壤催化剂有机质含量2.14%，酸度5.14， Fe、 Mn、 Cu、 Co、 Zn的质量百分含量 分别为3.88%、 0.37%、 0.0070%、 0.0035%、 0.0072%。
湿热法灭菌时控制温度12rC,，灭菌时间为30min。
土壤催化剂在降解有机污染物中的应用。
本发明提供的土壤催化剂，制备方法简单，充分利用了土壤本身具有的降解、转化 化学污染物和杀死致病微生物的自净能力，得到一种降解有机污染物的新方法，能够以 较低的成本完成有机污染物的处理。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 图l SRB随反应时间吸收光谱的变化=1.50xlO-5mol/L, [soil]=0.20g/L, [H2O2]=1.50xl0-4mol/L, pH=3.00,vis 利用Soil/H202体系降解SRB，体系中SRB吸收光谱变化表明SRB在565nm处 有最大吸收峰，随着反应的进行，其特征吸收峰不断降低，反应240min时，SRB趋于
完全脱色。图2不同体系对SRB的降解=1.50xl0-5mol/L, [soil]=0.20g/L, [H2O2]=1.50xl0.4mol/L, pH=3.00 在不同反应条件(Soil/H202/vis、 Soil/H202/dark、 Soil/vis、 H202/vis)下，SRB的降 解动力学曲线见图l，从中可见Soil/H202/vis条件下，SRB脱色最快，240min脱色完 全，而暗反应条件下，反应60min，脱色率达到25.59%后，脱色速率减慢，240min时， 脱色率34.15%,说明可见光照射可明显提高体系对SRB的降解效率；Soil/可见光反应 中，SRB几乎不脱色，说明在吸附-脱附平衡后，没有H202参与，土壤成分无法氧化降 解SRB。
图3催化反应循环= 1.20xlO-5mol/L, [soil]=1.00g/L， [H2O2]=1.50xl0-4mol/L, pH=3.00
考察了土壤催化剂的稳定性，进行光催化反应SRB的循环降解实验。在下一个循 环之前将上一循环的溶液通过自然沉降分离，保留催化剂加入同等量的SRB，吸附脱附 平衡之后加H202进行下一个循环。土壤催化剂循环使用5次后，仍保持着良好的光催 化活性，说明催化剂具有很好的稳定性。
图4 SRB降解过程中COD的变化=1.00x 10-4mol/L, [soil]=0.20g/L， [H202]=1.50xl(T4mol/L,pH=3.00 soil/H202/dark与soil/H202/vis体系240min对DCP的去除率分别为18.59%和 80.55%。说明可见光可以促进DCP的氧化降解，由于DCP对可见光并没有吸收，反应 中可见光加速降解的机理应该是可见光激发了异相催化剂(土壤)而加速了反应。
具体实施例方式
实施例
土壤催化剂制备将土壤通过湿热法灭菌后风干，研磨，过200目筛，储存于干燥 器中，得到土壤催化剂。湿热法灭菌时控制温度12rC,，灭菌时间为30min。
得到的土壤催化剂有机质含量2.14%，酸度5.14， Fe、 Mn、 Cu、 Co、 Zn的质量百 分含量分别为3.88%、 0.37%、 0.0070%、 0.0035%、 0.0072%。
应用该催化剂降解有机污染物
1、对酸性桃红(SulforhodamineB， SRB)的脱色，在70 mL圆柱形硬质玻璃瓶中 依次加入1.5 mL SRB(5xl(^mol/L) 、 10 mg 土壤，用高氯酸或氢氧化钠调节pH至3.00， 定容至50mL，置于暗室搅拌60 min 达到吸附-解吸平衡。然后加入lOOpl H202 (7.49xlO'2mol/L)开始计时，于不同时间间隔用Ep管取样，高速离心，用紫外可见 分光光度计在565nm处测量其吸光度值，跟踪测定SRB吸光度值的变化。结果表明，Soil/H202/vis体系([SRB]=1.50xl(T5inol/L, [soil]=0.20g/L, [H2O2]-1.50xl0^mol/L， pH=3.00)能有效地降解SRB，反应240min可脱色完全。
2、 对SRB的矿化降解，在500mL反应器中，反应体积为200mL，体系条件-[SRB]=3.00xl(T5mol/L， [soil]-0.50g/L, [H202]= 3.75xl()4mol/L, pH=3.00，可见光照射。用 重铬酸钾滴定法(GB 11914-89)测定反应溶液的化学需氧量COD，取20 mL定时反应 液，加入10mL &0207溶液(0.025mol/L)，沸石和30mL H2S04-Ag2SCV溶液，煮沸 冷凝回流2h，冷却后用0.01mol/L (NH4)2Fe(S04)2'6H20 (使用前用重铬酸钾标定)滴定， 换算为反应液COD值。结果表明，Soil/H202/vis体系
([SRB]-3.00xl0陽5mol/L,[soilh0.50g/L，[H2O2]-3.75xl04mol/L，p1^3.00) ， 10h COD去 除率达90.44%。
3、 对2,4-二氯苯酚(2，4-Dichloropheno1, DCP)的去除，在70mL圆柱形硬质玻璃瓶中 依次加入1.0mL DCP溶液(5.00xl(T3mol/L)、 lOmg土壤催化剂，用高氯酸或氢氧化钠 调节pH至3.00，定容至50mL，置于暗室搅拌60min以达到吸附-解吸平衡。然后加入 10(^17.49xl(^mol/L的H202溶液，计时并开始反应，于不同时间间隔取样，用4-安基 安替比林(4-AAP)比色法跟踪DCP量的变化。结果表明，Soil/H202/vis体系
([2,4-DCP]=1.00xlO-4mol/L, [soil]=0.20g/L, [H2O2]=1.50xl()-4mol/L,pH=3.00 )反应 240min， DCP的去除率达到80.55%。
权利要求
1、一种土壤催化剂，其特征在于将土壤通过湿热法灭菌后风干，研磨，过200目筛，储存于干燥器中，得到土壤催化剂。
2、 根据权利要求1所述的土壤催化剂，其特征在于其有机质含量2.14%，酸度 5.14， Fe、 Mn、 Cu、 Co、 Zn的质量百分含量分别为3.88%、 0.37%、 0.0070%、 0.0035%、 0.0072%。
3、 根据权利要求1所述的土壤催化剂，其特征在于湿热法灭菌时控制温度121°C， 灭菌时间为30min。
4、 权利要求1所述的土壤催化剂在降解有机污染物中的应用。
全文摘要
一种土壤催化剂及其在降解有机污染物中的应用，将土壤通过湿热法灭菌后风干，研磨，过200目筛，储存于干燥器中，得到土壤催化剂。本发明提供的土壤催化剂，制备方法简单，充分利用了土壤本身具有降解、转化化学污染物和杀死致病微生物的自净能力，得到一种降解有机污染物的新方法，能够以较低的成本完成有机污染物的处理。
文档编号B01J31/32GK101658803SQ20091017504
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者梅朋森, 俊 熊, 黄应平 申请人:三峡大学