一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂及其反应方法与流程

本发明涉及化学领域，具体涉及有机污染物处理。

背景技术

芬顿技术，是一种使用双氧水和亚铁离子的混合溶液将很多包括羧酸、醇类等有机物降解氧化为无机物的技术，在对于印染的等行业产生的废水处理中具有很广泛的应用。1893年，化学家fentonh最早发现使用双氧水加二价铁离子的混合溶液具有非常强的氧化性，具有将一些有机化合物比如羧酸、醇、酯进行氧化为无机态的作用。1964年，加拿大学者eisenhaner首次将芬顿试剂应用于废水的处理中，使用芬顿试剂处理了苯酚及烷基苯废水，去除率高达99％。而传统芬顿处理技术虽然具有较高的氧化处理能力，但是仍然存在以下的问题：1)传统芬顿技术要求在比较低的酸性条件下进行，一般反应在ph为2～4之间，在实际应用中，若废水未达到该酸性条件，需要额外加入酸性试剂，增加成本，同时会对设备具有一定的腐蚀。2)传统芬顿在实际使用中对于实际产生的羟基自由基等活性物种和投入量，因为双氧水的利用效率不高，需要大量或者重复加入双氧水，造成成本提高和对设备的腐蚀加重。3)实际使用中需要根据待降解物，添加如不同量的铁盐，而大量加入铁盐不但会造成成本的提高，同时铁盐沉淀会产生大量的铁泥，后续处理耗时耗力。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂，解决以上至少一个技术问题。

本发明的目的还在于，提供一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂及其反应方法，解决以上至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂，包括芬顿试剂，所述芬顿试剂中含有铁源和过氧化氢；

其特征在于，还包括钼的氧化物，所述钼的氧化物作为芬顿试剂的助催化剂混在所述芬顿试剂内。

本发明在加入钼的氧化物作为助催化剂之后，可以大大地提高芬顿反应的效率，双氧水的利用效率，减少铁盐的加入量，同时在较高的ph条件下也据有较高的活性。因此，本发明可以在大大提高芬顿技术处理有机污水效率的同时，降低处理的成本，增大适用范围，具有良好的应用前景。

所述钼的氧化物优选为商品化二氧化钼(cas号：18868～43～4)。二氧化钼加入后，可助催化芬顿反应分解双氧水并提高降解有机污染物的效果。

所述铁源可以是fecl3、fecl2、fe2(so4)3、feso4、fe(no3)3、fe(no3)2、fes、fe2s3、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、单质铁、磷酸铁、磷酸亚铁、亚磷酸铁、柠檬酸铁中的任意一种或至少两种的混合物。铁的不同价态化合物均能发挥不同程度的同样效果。

作为一种优选方案，所述铁源选用七水合硫酸亚铁，所述过氧化氢选用30wt％双氧水，所述钼的氧化物为商品化二氧化钼，每1l污染物体系中加入七水合硫酸亚铁1～200g，商品化二氧化钼5～200g，30wt％双氧水1～100ml。

所述铁源中的铁元素可以替换为镍、铜、锰中的任意一种，形成类芬顿试剂，以代替芬顿试剂。进行类芬顿反应同样具有较好的降解效果。

所述芬顿试剂可应用于ph值为0～7的废水。芬顿反应一般要求废水的ph值为2～4，而在芬顿试剂中加入钼的氧化物后，反应的ph值要求范围拓宽至0～7，降低了废水酸处理的成本。

所述芬顿试剂可对包括但不限于含有罗丹明b、甲基橙等的有色染料进行降解，所述芬顿试剂还可对包括但不限于含有苯酚、苯醌、甲苯等的有机污染物进行降解。

一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂的反应方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，取1～100l待处理废水；

步骤二，加入钼的氧化物，使其浓度为5～200g/l；

步骤三，将待降解体系ph值调为0～7；

步骤四，加入铁源，调节浓度为1～200g/l；

步骤五，加入30wt％的双氧水，调节浓度为1～100ml/l。

作为一种优选方案，步骤二中，所述的钼的氧化物是商品化二氧化钼，每100ml废水中加入二氧化钼30mg；步骤四中，所述铁源是七水合硫酸亚铁，每100ml废水中加入七水合硫酸亚铁3mg；步骤五中，每100ml废水中加入4μl的30wt％双氧水。

所述反应方法在有无光源的条件下均可进行，所述反应方法在有光源的条件下进行，可提高污染物的总有机碳(toc)的去除率。

本发明的有益效果：

1.相较于传统芬顿，本发明具有更加快速、高效的降解效率，对于有机污染物具有非常好的降解效果，缩短处理时间，大大提高实际应用中的效率。

2.本发明对比传统芬顿，可以减小铁源的加入，减少处理成本和处理过程的铁泥的生成。

3.本发明对比传统芬顿，可以大大减少双氧水的加入，在降低成本的同时，减少对设备的腐蚀作用。

4.本发明同时对包括但不限于罗丹明b、苯酚、甲苯、甲基橙等有机污水具有降解能力。

5.本发明配合一定程度上地外源光照射，可以大大提高污染物总有机碳(toc，totalorganiccarbon)的去除率。

附图说明

图1为本发明具体实施例1中芬顿反应体系加入助催化剂二氧化钼前后对污染物的降解效率的对比图；

图2为本发明具体实施例2中芬顿反应体系加入助催化剂二氧化钼前后对污染物的降解效率的循环稳定性的示意图；

图3为本发明具体实施例3中芬顿反应体系加入不同量的助催化剂二氧化钼后，对污染物的降解效率的对比图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示进一步阐述本发明。

一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂，包括芬顿试剂，芬顿试剂中含有铁源和过氧化氢；还包括钼的氧化物，钼的氧化物作为芬顿试剂的助催化剂混在芬顿试剂内。

本发明在加入钼的氧化物作为助催化剂之后，可以大大地提高芬顿反应的效率，双氧水的利用效率，减少铁盐的加入量，同时在较高的ph条件下也据有较高的活性。因此，本发明可以在大大提高芬顿技术处理有机污水效率的同时，降低处理的成本，增大适用范围，具有良好的应用前景。

钼的氧化物优选为商品化二氧化钼。二氧化钼加入后，可助催化芬顿反应分解双氧水并提高降解有机污染物的效果。铁源可以是fecl3、fecl2、fe2(so4)3、feso4、fe(no3)3、fe(no3)2、fes、fe2s3、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、单质铁、磷酸铁、磷酸亚铁、亚磷酸铁、柠檬酸铁中的任意一种或至少两种的混合物。铁的不同价态化合物均能发挥不同程度的同样效果。作为一种优选方案，铁源选用七水合硫酸亚铁，过氧化氢选用30wt％双氧水，钼的氧化物为商品化二氧化钼，每1l污染物体系中加入七水合硫酸亚铁1～200g，商品化二氧化钼5～200g，30wt％双氧水1～100ml。

铁源中的铁元素可以替换为镍、铜、锰中的任意一种，形成类芬顿试剂，以代替芬顿试剂。进行类芬顿反应同样具有较好的降解效果。芬顿试剂可应用于ph值为0～7的废水。芬顿反应一般要求废水的ph值为2～4，而在芬顿试剂中加入钼的氧化物后，反应的ph值要求范围拓宽至0～7，降低了废水酸处理的成本。芬顿试剂可对包括但不限于含有罗丹明b、甲基橙等的有色染料进行降解，芬顿试剂还可对包括但不限于含有苯酚、苯醌、甲苯等的有机污染物进行降解。

一种钼的氧化物降解有机污染物处理用试剂的反应方法，包括如下步骤：

步骤一，取1～100l待处理废水；

步骤二，加入钼的氧化物，使其浓度为5～200g/l；

步骤三，将待降解体系ph值调为0～7；

步骤四，加入铁源，调节浓度为1～200g/l；

步骤五，加入30wt％的双氧水，调节浓度为1～100ml/l。

作为一种优选方案，步骤二中，钼的氧化物是商品化二氧化钼，每100ml废水中加入二氧化钼30mg；步骤四中，铁源是七水合硫酸亚铁，每100ml废水中加入七水合硫酸亚铁3mg；步骤五中，每100ml废水中加入4μl的30wt％双氧水。

反应方法在有无光源的条件下均可进行，反应方法在有光源的条件下进行，可提高污染物的总有机碳(toc)的去除率。

本发明的有益效果：

1.相较于传统芬顿，本发明具有更加快速、高效的降解效率，对于有机污染物具有非常好的降解效果，缩短处理时间，大大提高实际应用中的效率。

2.本发明对比传统芬顿，可以减小铁源的加入，减少处理成本和处理过程的铁泥的生成。

3.本发明对比传统芬顿，可以大大减少双氧水的加入，在降低成本的同时，减少对设备的腐蚀作用。

4.本发明同时对包括但不限于罗丹明b、苯酚、甲苯、甲基橙等有机污水具有降解能力。

5.本发明配合一定程度上地外源光照射，可以大大提高污染物总有机碳(toc，totalorganiccarbon)的去除率。

具体实施例1：

做以下几组对照实验，按以下条件投料后，降解污染物，并利用紫外分光光度计测定浓度：

a.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼30mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

b.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

c.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼30mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg。

d.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼30mg，调节ph为4，和4μl的30wt％双氧水。

实验结果如图1所示，从测试结果可知，在均相芬顿体系中加入助催化剂moo2之后，体系的反应速率和污染物的降解效率都得到了明显的提高。

具体实施例2：

步骤一，待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼30mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

步骤二，在进行1步骤后常温下搅拌20min待完全降解污染物后，离心回收moo2粉末，并用水多次洗涤去除表面离子杂志。

步骤三，使用另一份待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入回收洗涤后的二氧化钼，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

步骤四重复步骤二、三多次。

实验结果如图2所示，在20分钟之内，有机污染物的降解率均保持在100％以上，且随着循环次数的增加，助催化剂moo2的速率没有降低，稳定性很好。

具体实施例3：

做以下几组对照实验，按以下条件投料后，降解污染物，并利用紫外分光光度计测定浓度：

a.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼5mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

b.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼10mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

c.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼30mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

d.待处理20mg/l的罗丹明b染料溶液100ml，加入二氧化钼60mg，调节ph为4，加入七水合硫酸亚铁3mg，和4μl的30wt％双氧水。

实验结果如图3所示，从测试结果可知，在芬顿体系中加入助催化剂二氧化钼，二氧化钼的浓度在30mg/100ml以下时，体系的反应速率和污染物的降解效率随着二氧化钼浓度的增加有明显的提高；二氧化钼的浓度超过30mg/100ml时，系的反应速率和污染物的降解效率随着二氧化钼浓度的增加并没有显著的提高，并在二氧化钼的浓度为60mg/100ml时，反应速率和降解速率近似达到峰值。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。