一种促使单过硫酸盐产生硫酸根自由基降解有机物的方法与流程

本发明属于水污染治理技术领域，涉及水中有机物的深度氧化处理和高级氧化技术，具体涉及一种促使单过硫酸盐产生硫酸根自由基降解难降解有机物的方法。

背景技术：

高级氧化技术是指利用反应中产生的强氧化性自由基作为主要氧化剂氧化分解水中有机污染物的方法。目前最常用的高级氧化技术主要是Fenton法，而基于硫酸根自由基（化学式：SO₄^-·）的高级氧化技术是近年来开始探索的一种新型高级氧化技术。SO₄^-·有着极强的标准氧化还原电位（2.5-3.1V），理论上认为可以氧化降解大部分的有机物，因此，基于硫酸根自由基的高级氧化技术具有很大的研究前景。

硫酸根自由基在酸性和中性水溶液中比较稳定，在碱性条件也可以与H₂O或OH^-反应生成羟基自由基（化学式·OH），进而引发一系列链式反应。在过去的研究中发现微波、超声、热和过渡金属都可以促使单过硫酸盐分解产生硫酸根自由基，其中过渡金属活化因效率高，反应条件温和，常温下就可以促使单过硫酸盐分解成为了关注的重点。但是各种过渡金属催化效果不一且均相催化容易产生二次污染，因此，找出一种环境友好催化效率高的催化剂是实施该技术的重点。

中国专利CN 102633349A公开了“非均相硫酸根自由基氧化处理水中微量难降解有机物的方法”，该方法是利用向废水零价铁和过硫酸盐，使零价铁在水中持续产生Fe²⁺，利用Fe²⁺活化过硫酸盐促使产生硫酸根自由基，具有高氧化性的硫酸根自由基可以降解水中的微量难降解有机物，从而达到除去污染物的目的。CN104710061A公开了“基于紫外复合催化剂催化硫酸根自由基处理钻井废水的方法”，该方法是利用TiO2、AgO等催化剂与紫外协同促使过硫酸盐或单过硫酸盐产生硫酸根自由基，从而处理经过初步絮凝处理的矿井废水。CN 102010052A公开了“一种空化效应协同硫酸根自由基处理有机污水的方法”，该方法是利用超声的空化作用协同Co、Ag、Mn等催化剂促使过硫酸盐或单过硫酸盐产生硫酸根自由基从而降解有机污染物。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种促使单过硫酸盐分解产生硫酸根自由基处理难降解有机物的方法。该方法通过向水中加入Ni/C复合有机金属催化剂和单过硫酸盐，使Ni/C复合有机金属催化剂活化单过硫酸盐，促使其产生硫酸根自由基，具有强氧化性的硫酸根自由基可以氧化降解水中的难降解有机物，从而达到除去水中有机污染物的目的。

本发明的促使单过硫酸盐产生硫酸根自由基降解难降解有机物的方法，其特征在于，采用以下技术方案：向含有难降解有机物的水中加入单过硫酸盐和催化剂并搅拌，单过硫酸盐在催化剂的作用产生硫酸根自由基，自由基进一步氧化水中微量难降解有机物。

本发明所述单过硫酸盐为过硫酸氢钾复合盐（化学式：2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄）。

本发明所述固态催化剂为Ni/C复合有机金属催化剂。

本发明所述单过硫酸盐与水中难降解有机物的摩尔比为10:1~50:1。

本发明所述Ni/C复合有机金属催化剂与水的质量体积比为0.10~0.25g/L。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明与Fenton法相比，pH适用范围广，在碱性条件下也可以有良好的效果；

（2）本发明与使用超声，微波等活化单过硫酸盐相比，反应条件温和，不需高温高压和其他仪器设备；

（3）本发明过程简单，药剂投加量少，操作无严苛的技术要求，可用于大规模生产。

附图说明

图1为本发明的方法处理水中难降解有机物的工艺流程图。

图2为本发明实施例1、2、3对苯甲酸的效果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步解释，但本发明要求保护范围并不仅限于此。

采用苯甲酸作为难降解有机物进行试验，采用本发明的方法对含有苯甲酸的水溶液进行处理。

如图1所示，用本发明的方法对含有苯甲酸的水溶液进行处理。

实施例1，向反应器中加入苯甲酸浓度为0.02mM的模拟废水500ml；向反应器中加入过硫酸氢钾复合盐和Ni/C复合有机金属催化剂，使过硫酸氢钾复合盐的初始浓度为0.4mM（与苯甲酸的摩尔比为20:1），N/C复合有机金属催化剂的浓度为0.2mg/L；催化剂促使过硫酸氢钾复合盐分解产生硫酸根自由基，硫酸根自由基氧化降解水中的苯甲酸。

如图2所示，在20℃±2℃时，苯甲酸在30min内降解率达99.9%以上。

实施例2，向反应器中加入苯甲酸浓度为0.02mM的模拟废水500ml；向模拟废水中仅加入初始浓度为0.4mM的过硫酸氢钾复合盐。

如图2所示，在20℃±2℃时，苯甲酸在30min内降解率仅约2%。

实施例3，向反应器中加入苯甲酸浓度为0.02mM的模拟废水500ml；向模拟废水中仅加入浓度为0.2mg/L的Ni/C复合有机金属催化剂。

如图2所示，在20℃±2℃时，苯甲酸在30min内降解率仅约2%。

本实发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的方法，均在本发明的保护范围之内。