一种利用高铁酸钾活化过一硫酸盐降解水体中阿特拉津的方法与流程

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种高铁酸盐活化过一硫酸盐降解水体中阿特拉津的方法。

背景技术：

阿特拉津是一种广泛应用于农业中控制阔叶杂草的除草剂。由于使用不当，经常在地表水和地下水中检测到阿特拉津，且高于欧盟规定的饮用水标准(0.1μg/L)。阿特拉津是一种弱碱性化合物，结构稳定，难以降解，长期暴露在阿特拉津污染的环境中，势必对生物繁衍及人体健康产生不良的影响。即使在低浓度下，阿特拉津也会对人体造成致癌和内分泌干扰效应。传统的处理技术如吸附，混凝，和生物法大量被提出，然而去除效率不够理想。

高级氧化技术，特别是基于硫酸根自由基(SO4^·-)的高级氧化技术，用于有机污染物的降解受到大量关注。相比于羟基自由基(·OH)，SO4^·-是更有效地去除有机污染物由于它更高的还原电势和选择性。SO4^·-做为强的一电子氧化物，更容易攻击富含不饱和键或芳香族电子的有机化合物，因此更少地被溶解性有机物影响。可以通过热、超声、紫外光、碱以及过渡金属活化过硫酸盐或过一硫酸盐来产生。而过一硫酸盐由于结构的不对称性，更容易被活化。尽管金属钴被认为是最好的活化剂，但它的泄漏存在二次污染问题。因此，急需寻找一种绿色催化剂来活化过一硫酸盐。

最近，由于它的绿色可持续特性，铁类材料例如亚铁离子，纳米零价铁，和四氧化三铁被广泛研究。例如，Fe(II)/PMS可有效地降解阿特拉津由于·OH和SO4^·-的存在。然而，这些材料在短时间内可能包含或者产生大量亚铁离子，反过来抑制了SO4^·-的生成，从而减少污染物的去除。

高铁酸盐(Fe(VI))做为一种环境友好型的氧化剂和混凝剂，已经被用于一系列污染物的去除，其氧化电势在0.72-2.20V之间。它也可以做为消毒剂来减少有毒副产物的形成。以前的文献表明Fe(VI)偏爱与富电子有机物反应通过一电子或氧转移机制。近年来，Fe(VI)与其他氧化剂例如双氧水和亚硫酸盐的结合被认为是新型的化学氧化技术用于有机污染物的处理。过一硫酸盐与高锰酸钾的结合也展示出对三氯乙烯和苯酚的有效去除。因此，Fe(VI)和过一硫酸盐的结合应用是可行的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高铁酸钾活化过一硫酸盐降解水体中阿特拉津的方法，主要解决的技术问题是：过一硫酸盐活化效率低，并且水溶性金属离子做为催化剂容易引起二次污染问题。

为解决上述技术问题，具体方案包括如下步骤：

1)往含有阿特拉津的废水中投加过一硫酸盐，混合均匀后得到阿特拉津溶液，调节溶液的pH值；

2)往上述溶液中投加高铁酸盐材料，然后置于恒温摇床下搅拌，常温下去除阿特拉津。

步骤一中，所述阿特拉津的浓度为0.02-30mg/L，包括但不局限于阿特拉津。

步骤一中，所述的过一硫酸盐为过一硫酸钠、过一硫酸钾中的一种或两种按任意比例混合的混合物。

步骤一中，控制过一硫酸盐与阿特拉津的质量比10:1至300:1。

步骤一中，溶液的pH值在3-9范围内，用硫酸或氢氧化钠来调节pH。

步骤二中，所述的高铁酸盐为高铁酸钾或高铁酸钠的一种或两种按任意比例混合的混合物。

步骤二中，所述的高铁酸盐的投加量为0.1-2.0g/L。

步骤二中，所述的反应时间为3-60分钟。

本发明的技术原理：过一硫酸盐提供了酸性环境，高铁酸盐迅速被还原成铁离子。铁将与过一硫酸盐反应产生亚铁离子，随后亚铁离子能够活化过一硫酸盐产生硫酸根自由基。此外，高铁酸盐自身分解以及铁离子的混凝沉淀会产生氧化铁颗粒，反过来它表面的活性位点有利于过一硫酸盐活化产生硫酸根自由基。最后，硫酸根自由基与水反应生成羟基自由基。硫酸根自由基和羟基自由基都有很强的氧化能力，可以快速地降解阿特拉津。

FeO4²-+8H⁺+3e^-→2Fe³⁺+4H2O) (1)

Fe³⁺+HSO5^-→Fe²⁺+SO5^·-+H⁺ (2)

Fe²⁺+HSO5^-→Fe³⁺+SO4^·-+OH^- (3)

≡Fe³⁺-OH+HSO5^-→≡Fe³⁺-SO5^-+H2O (4)

≡Fe³⁺-SO5^-+H2O→≡Fe²⁺-OH+SO5^·-+H2O (5)

≡Fe²⁺-OH+HSO5^-→≡Fe²⁺-SO5^-+H2O (6)

≡Fe²⁺-SO5^-+H2O→≡Fe³⁺-OH+SO4^·-+H2O (7)

SO4^·-+H2O→SO4^2-+H⁺+·OH (8)

本发明的优点：

本发明采用绿色催化剂过一硫酸盐和高铁酸盐，降解迅速和效果显著，在常温常压下操作，操作简单，管理维护比较方便，并且铁离子的浸出低，对人体和生物危害小，在水污染治理领域有很大的应用潜力。

附图说明

图1为本发明方法治理污染水体中阿特拉津的效果图

图2为过一硫酸盐投加量对阿特拉津降解的影响。

图3为高铁酸盐投加量对阿特拉津降解的影响。

图4为不同初始pH值对阿特拉津降解的影响。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐明，仅在于说明本发明而不局限于以下实例。

实施例1

向10mg/L的阿特拉津废水中投加5.0mM的过一硫酸钾得到废水溶液，用2mM硫酸和氢氧化钠调节废水的pH值为6.0。然后向上述溶液中投加2.5mM的高铁酸钾，在常温下反应60分钟，见图1。阿特拉津的降解效率达到81.5％。

实施例2

向10mg/L的阿特拉津废水中投加5.0mM的过一硫酸钾得到废水溶液，用2mM硫酸和氢氧化钠分别调节废水的pH值为3.0，5.0，7.0，和9.0。然后向上述溶液中投加2.5mM的高铁酸钾，在常温下反应60分钟，结果见图2。他们的降解效率分别达到64.3％，73.8％，80.7％，和78.7％，在pH为3.0，5.0，7.0，和9.0的情况下。

实施例3

向10mg/L的阿特拉津废水中分别投加1.2mM，2.5mM，4.0mM，5.0mM，7.5mM的过一硫酸钾得到废水溶液，用2mM氢氧化钠调节废水的pH值为6.0。然后向上述溶液中投加2.5mM的高铁酸钾，在常温下反应60分钟，阿特拉津的降解效率见图3。它们的降解效率分别为51.8％，55.8％，63.0％，74.8％，80.7％。

实施例4

向10mg/L的阿特拉津废水中投加5.0mM的过一硫酸钾得到废水溶液，用2mM氢氧化钠调节废水的pH值为6.0。然后向上述溶液中分别投加0.5mM，1.2mM，2.0mM，2.5mM，5.0mM，6.0mM的高铁酸钾，在常温下反应60分钟，阿特拉津的降解效率见图4。本实施例的降解效率分别为30.9％，47.2％，70.4％，80.0％，91.7％，和99.9％。