針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法
2023-07-11 01:58:06 1
專利名稱：針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法
技術領域：
本發明屬於環境修復技術領域，具體涉及一種利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法。
背景技術：
多氯聯苯(Polychlorinated biphenyls，PCBs)是一種人工合成的氯代芳烴化合物，由209種同系物組成，具有潛在的致癌、致畸、致突變作用，能嚴重危害生態環境和人體健康。由於其優良的物理化學性質，在上世紀，PCBs被大量製造用作變壓器和電容器的絕緣體、液壓油、製冷劑、潤滑劑和塑料增塑劑。現在廣泛分布於各種環境介質當中。PCBs目前最主要的處理方法是高溫熱解法，但是這種方法主要適用於處理高濃度的PCBs，且如果焚燒不完全的話，還有可能產生比PCBs毒性更強的二噁英。其他方法有還原法，如CN 1821192A公開了一種Ni-Al合金與碳酸鹽反應產生氫氣還原多氯聯苯的方法， CN 1470300A公開了一種過渡金屬化合物為反應促進劑，高活性納米級鹼金屬氫化物為還原劑還原多氯聯苯的方法。這些方法雖然對於多氯聯苯具有較高的去除率，但對反應條件的要求較為苛刻，且費用也不低，因此有必要尋找一種反應條件溫和，價格低廉，高效的多氯聯苯去除方法。鐵礦物是廣泛存在於自然界中，在鐵礦物的催化作用下，過氧化氫能產生具有強氧化作用的羥基自由基(0H ·)，0Η·與水中絕大多數有機物的反應速度常數均在IO8 101° M^1-S-1數量級範圍；它作為反應的中間產物，可誘發後面的鏈反應；OH ·無選擇地直接與廢水中的汙染物反應將其降解。在合適的條件下，針鐵礦催化過氧化氫將產生OH ·對水中多氯聯苯產生氧化降解作用。
發明內容
技術問題本發明針對目前環境中多氯聯苯的去除問題，提供了一種操作簡單易行、高效、無二次汙染的利用針鐵礦催化過氧化氫降解水中的多氯聯苯的方法。技術方案利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法，調節多氯聯苯水溶液PH值為3 8，以針鐵礦為催化劑，催化過氧化氫氧化降解多氯聯苯。針鐵礦在反應體系中的濃度為0. 5 10. Og/L。過氧化氫在反應體系中的濃度為0. 2 1. Omol/L。振蕩的適宜溫度為25°C，振蕩適宜時間為96h，振蕩適宜速度為150r/min。有益效果本發明在應用於pH=3. 0的2，4，4'-三氯聯苯(PCB28)汙染水體修復中，針鐵礦添加量為10 g/L，過氧化氫濃度為1.0 mol/L，反應溫度為25 °C，振蕩速率為 150 r/min，振蕩時間為96 h，針鐵礦催化過氧化氫對2，4，4'-三氯聯苯的降解率超過98%。在處理過程中，只有少量的鐵離子溶出，說明針鐵礦在反應的過程中穩定性好，可重複利用。自由基猝滅劑甲醇能有效的抑制PCB^的降解，表明反應的活性物質是羥基自由基，反應結束之後，PCB28被氧化降解成為有機酸類等易生物降解的物質，體系pH值明顯下降。
圖1為不同針鐵礦濃度條件下對PCB^的降解效果； 圖2為不同過氧化氫濃度條件下對PCB^的降解效果； 圖3為不同pH值條件下對PCB^的降解效果； 圖4為不同針鐵礦濃度下鐵離子溶出的量； 圖5為甲醇對PCB^降解的影響。
具體實施例方式上述實施例僅用於對本發明進行說明，並不構成對權利要求範圍的限制，本領域技術人員可以想到的其他替代手段，均在本發明權利要求範圍內。實施例1
選取2，4，4'-三氯聯苯(PCB28)為目標化合物。稱取一定量針鐵礦到40 mL棕色玻璃瓶中，用進樣針加入PCB^儲備液，加入過氧化氫水溶液，調節體系pH=3，最後溶液中 PCB28的濃度為100 μ g/L，針鐵礦的濃度為10 g/L，過氧化氫的濃度為1. 0 mol/L。蓋上帶有Teflon內襯的蓋子，將反應瓶放入恆溫振蕩器中，溫度設置在25°C，轉速為150 r/min, 避光反應。定期取樣並萃取體系中殘留的PCB^，用GC-ECD進行定性定量分析。結果表明， 振蕩96 h後，PCB^的降解率超過98 %。同樣條件下，改變針鐵礦濃度為0.5 g/L、1.0 g/ L、5. 0 g/L，所得PCB28的降解率為61. 7 %、76· 4 %、85· 4 %。由此可知隨針鐵礦濃度升高， PCB28的降解率增加。實施例2:
選取2，4，4'-三氯聯苯(PCB28)為目標化合物。稱一定量針鐵礦到40 mL棕色玻璃瓶中，用進樣針加入PCB^儲備液，加入過氧化氫水溶液加入過氧化氫水溶液，調節體系 pH=3，最後溶液中PCB^的濃度為100 μ g/L,針鐵礦的濃度為1. 0 g/L,過氧化氫的濃度為 1.0 mol/L。蓋上帶有Teflon內襯的蓋子，將反應瓶放入恆溫振蕩器中，溫度設置在25°C， 轉速為150 r/min，避光反應。定期取樣並萃取體系中殘留的PCB^，用GC-ECD進行定性定量分析。結果表明，振蕩96 h後，PCB^的降解率為76. 4 %。同樣條件下，改變過氧化氫濃度為 0.2 mol/L,0. 5 mol/L,2. 0 mol/L，所得 PCB^ 的去除率為 46 %、63 %、71· 7 %。由此可知最適宜的過氧化氫濃度為1. 0 mol/L。實施例3:
選取2，4，4'-三氯聯苯(PCB28)為目標化合物。稱一定量針鐵礦到40 mL棕色玻璃瓶中，用進樣針加入PCB^儲備液，加入過氧化氫水溶液，調節體系pH=3，最後溶液中PCB^ 的濃度為100 μ g/L，針鐵礦的濃度為1.0 g/L，過氧化氫的濃度為1.0 mol/L。蓋上帶有 Teflon內襯的蓋子，將反應瓶放入恆溫振蕩器中，溫度設置在25°C，轉速為150 r/min，避光反應。定期取樣並萃取體系中殘留的PCB^，用GC-ECD進行定性定量分析。結果表明，
4振蕩後，PCB28的降解率為76.4 %。同樣條件下，改變體系pH值為5、7、8，所得PCB^ 的降解率分別為64. 7 %、57·9 %、64.4 %。反應96 h後，體系最終pH值分別為2. 80、3. 44、 3. 75和3. 91。由此可知最適宜的pH值為3，反應後pH值都下降，說明在羥基自由基作用下 PCB28被降解成低毒易生物降解的有機酸類物質。
實施例4
選取2，4，4'-三氯聯苯(PCB28)為目標化合物。稱取一定量針鐵礦到40 mL棕色玻璃瓶中，用進樣針加入PCB^儲備液，加入過氧化氫水溶液，調節體系pH=3，最後溶液中 PCB28的濃度為100 μ g/L，針鐵礦的濃度為10 g/L，過氧化氫的濃度為1. 0 mol/L。蓋上帶有Teflon內襯的蓋子，將反應瓶放入恆溫振蕩器中，溫度設置在25°C，轉速為150 r/min, 避光反應。定期取樣並萃取體系中殘留的PCB^，用GC-ECD進行定性定量分析。結果表明， 振蕩96 h後，體系中鐵離子濃度為0.64 μ g/L。同樣條件下，改變針鐵礦濃度為0.5 g/L、 1.0 g/L,5.0 g/L，所得鐵離子濃度為 0. 05yg/L、0. 006yg/L、0. 002yg/L。由此可知在反應過程中只有少量的鐵離子溶出，針鐵礦的穩定性好，可重複利用。
實施例5
選取2，4，4'-三氯聯苯(PCB28)為目標化合物。稱取一定量針鐵礦到40 mL棕色玻璃瓶中，用進樣針加入PCB^儲備液，加入過氧化氫水溶液，調節體系pH=3，最後溶液中 PCB28的濃度為100 μ g/L，針鐵礦的濃度為1. 0 g/L，過氧化氫的濃度為1. 0 mol/L。蓋上帶有Teflon內襯的蓋子，將反應瓶放入恆溫振蕩器中，溫度設置在25 °C，轉速為150 r/ min，避光反應。定期取樣並萃取體系中殘留的PCB^，用GC-ECD進行定性定量分析。結果表明，振蕩96 h後，PCB^的降解率為76. 4 %。同樣條件下，向體系中加入1. 0 mL甲醇，反應96 h後，PCB28基本無降解(< 10%)。
權利要求
1.利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法，其特徵在於調節多氯聯苯水溶液PH值為3 8，以針鐵礦為催化劑，催化過氧化氫氧化降解多氯聯苯。
2.如權利要求1所述的利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法，其特徵在於針鐵礦在反應體系中的濃度為0. 5 10. Og/L。
3.如權利要求1所述的利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法，其特徵在於過氧化氫在反應體系中的濃度為0. 2 1. Omol/L。
4.如權利要求1所述的利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法，其特徵在于振蕩的適宜溫度為25°C，振蕩適宜時間為96h，振蕩適宜速度為150r/min。
全文摘要
利用針鐵礦催化過氧化氫氧化降解水中多氯聯苯的方法，屬於環境修復技術領域，調節多氯聯苯水溶液pH值為3～8，以針鐵礦為催化劑，催化過氧化氫氧化降解多氯聯苯。該方法能有效的去除水中的多氯聯苯，是一種操作簡單易行、高效、無二次汙染的汙染物去除方法。
文檔編號C02F1/58GK102173494SQ201110058729
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者劉雲, 林志榮, 董元華, 趙玲 申請人:中國科學院南京土壤研究所