一种促进MnO催化湿式空气氧化降解酚类有机污染物的方法

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种促进mno催化湿式空气氧化降解酚类有机污染物的方法。

背景技术：

1、随着工农业的快速发展，大量含有毒有害的有机物废水因未得到有效处理便被排放到水体中而造成严重环境污染。尤其是酚类化合物(pcs)不仅具有明显的臭味，而且能刺激人体神经中枢，侵入脊髓，进而导致中毒。因此，开发一种具有高效去除废水中pcs的方法具有重要的研究意义。

2、目前可用于处理废水中有机污染物的高级氧化技术包括催化湿式空气氧化法、电化学法、光催化法、过硫酸盐催化氧化法、fenton氧化法等。这些高级氧化技术的氧化原理大多涉及羟基自由基原理，并且在研究中发现，天然水体中存在的腐殖质由于容易被水溶液中的羟基自由基等活性氧物种所氧化，因此，腐殖质的存在一定程度上会抑制有机污染物的降解效率(zhuanr,et al.2020；li s,et al.2016)。电助催化湿空气氧化反应的原理是电极表面的催化剂在微弱的阳极电场作用下激活表面吸附的氧气，使其成为活性氧物种，进而对吸附在电极表面的有机物实施氧化反应，该反应机理遵循的是非自由基原理。为进一步提高电助催化湿式空气氧化反应的效率，目前的研究重点大多集中在催化剂的选择和材料结构的构筑。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种促进mno催化湿式空气氧化降解酚类有机污染物的方法，通过在电助催化湿式空气氧化系统中加入腐殖质来加快催化剂表面电子传递并进一步激活催化剂的氧化还原特性，进而提高电助催化湿式空气氧化反应的效率。

2、本发明促进mno催化湿式空气氧化降解酚类有机污染物的方法，是在三电极体系中，以负载型mno复合材料为阳极催化剂，腐殖质为促进剂，在弱电场作用、常温常压下催化空气氧化酚类有机废水。本方法可在2h内完全去除酚类有机污染物，且该促进剂可重复使用。

3、催化降解过程，外加电压为0.5～1.0v。

4、所述腐殖质为含有黄腐酸或腐殖酸中的一种或两者的混合物，其中黄腐酸或腐殖酸的浓度为15～50mg·l-1。

5、所述酚类有机污染物包括但不限于苯酚、2-甲氧基苯酚、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚，其浓度为15～50mmol·l-1，溶液ph值范围为3-7。

6、所述负载型mno复合材料通过如下方法制备获得：

7、将一定尺寸的石墨毡载体浸没在乙酸锰的聚丙烯酰胺水溶液中，通过溶剂挥发法将锰盐均匀负载在石墨毡表面，再在氮气气氛下高温热处理得到负载型mno复合材料。具体包括以下步骤：

8、将一定量的乙酸锰加入到聚丙烯酰胺水溶液中，搅拌均匀后得到透明溶液；将厚度为3mm的石墨毡完全浸没于溶液中，再将溶液置于摇床内于40℃下振摇，直至溶剂挥干；最后将干燥的石墨毡置于管式炉内，氮气气氛下热处理得到负载型mno复合材料。

9、所述石墨毡在使用前需进行预处理，预处理包括如下步骤：先用2mol·l-1的naoh溶液于50-60℃下浸泡12h以上；充分清洗后用0.1mol·l-1的hcl浸泡24h；最后用大量自然水冲洗后于60℃烘干备用。

10、所述乙酸锰、聚丙烯酰胺和石墨毡的质量比为0.5～1.5:0.25～2:1。

11、所述聚丙烯酰胺的分子量为20～100万，其质量浓度为5～20％。

12、所述热处理的温度为750～950℃，热处理时间为1～2h。

13、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

14、1、腐殖质的加入可使活性氧物种在更低的电压下被激活，有机物的降解速率更快，有效提高了电助催化湿式空气氧化反应系统的效率，同时大大降低了系统的能耗。

15、2、腐殖质的加入改变了mno催化剂的表面结构，减少了因金属离子的浸出而造成的二次污染，同时也提高了催化剂的循环稳定性。

技术特征：

1.一种促进mno催化湿式空气氧化降解酚类有机污染物的方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述负载型mno复合材料通过如下方法制备获得：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种促进MnO催化湿式空气氧化降解酚类有机污染物的方法，在三电极体系中，以负载型MnO复合材料为阳极催化剂，腐殖质为促进剂，在弱电场作用、常温常压下催化空气氧化酚类有机废水。本方法通过在电助催化湿式空气氧化系统中加入腐殖质来加快催化剂表面电子传递并进一步激活催化剂的氧化还原特性，进而提高电助催化湿式空气氧化反应的效率。

技术研发人员：翟林峰,徐淑雅,孙敏,杨梦桐
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17