水中有机污染物的绿色降解方法技术

本发明专利技术公开了一种水中有机污染物的绿色降解方法，有别于常规生物炭吸附水体有机污染物降解方法，在于用水热炭表面含有具备氧化活性的环境持久性自由基与H

【技术实现步骤摘要】
水中有机污染物的绿色降解方法
本专利技术涉及一种水中有机污染物的降解方法，特别是涉及一种水中难降解有机污染物的绿色降解方法，属于水体中难降解有机污染物修复

技术介绍
水中有机污染物的降解技术有很多，在选择具体的水中降解技术时，需要根据污染物和水中性质、处理时间、成本等因素进行全面比较，选择合适的降解技术。目前热解炭吸附技术[1]、类芬顿降解技术[2-3]、生物降解[4-5]等是应用较广泛的有机污染水体降解技术。热解炭吸附降解技术是通过热解的方法制得孔径度高的生物炭材料，使水中难降解的有机污染物吸附到生物炭上后再分离处理，但吸附效率不高，而且吸附后的生物炭也是危险废物难以处理。芬顿反应降解有机污染物是利用低价态的过渡金属催化双氧水或者过硫酸盐产生活性氧类物质降解有机污染物，但是芬顿条件要求高，在实际环境中难以控制。生物降解是通过植物或者微生物来对水中有机污染物进行吸附或降解，其降解费用低、环境友好，但降解周期较长。同时还有一些化学降解技术也可用于水中降解，虽然其方法简单、成本低廉，但可能会产生二次污染并会对水中结构和成分造成不可逆的破坏。因此寻找一种经济实惠、操作简单、环境友好的有机污染水中绿色降解技术十分必要。随着科技与经济快速发展，我国每年会产生大量包括农业废弃物、生活垃圾、森林废弃物等生物质，不能有效处理这些数量较大、品质不一、易产生多种危害的生物质易，会对人类及环境造成极大的危害。废弃生物质的有效处理和利用，既能满足环境保护需求，又利于能源开发利用，实现以废治废。因此，近些年应用生物炭降解有机污染水体的技术应运而生。生物炭因其独特的理化性质和丰富的比表面积，可以吸附水中有机污染物达到转移污染物的目的，生物炭降解法虽然较好地克服对水中生态环境破坏等问题，但该方法只是单纯通过吸附将污染物转移，并没有达到降解的目的，后续还会存在吸附后生物炭的处理以及污染物再析出造成二次污染等问题。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种水中有机污染物的绿色降解方法，是一种简单、高效、环境友好的有机污染水中绿色降解工艺，通过水热炭与H2O2非均相催化降解水相中有机污染物，利用水热炭表面含有具备氧化活性的环境持久性自由基，能催化H2O2产生羟基自由基通过氧化反应快速降解水中有机污染物。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水中有机污染物的绿色降解方法，利用水热炭与H2O2进行非均相催化反应，来降解水相中的有机污染物，具体步骤如下：a.粉状碳源颗粒准备：采用粉碎的生物质材料作为原料，将生物质材料研磨成颗粒粒度不大于100目的粉状碳源颗粒；b.含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭的制备：将在所述步骤a中所得粉状碳源颗粒置于高压反应釜内，以粉状碳源颗粒和可溶性金属盐的质量比为20:1的比例向反应釜中添加金属盐，并以粉状碳源颗粒和水的固液比为1:5～1:10g/ml的比例向反应釜中添加水，将可溶性金属盐溶于水后与粉状碳源颗粒混合均匀形成反应物，混合后的反应物料呈半固体状态，在惰性气氛的环境下，以180-300℃的温度进行水热炭化反应2-10h，制备含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭；在水热炭化反应结束后，将反应釜中的反应产物分别用甲醇和去离子水洗涤至少三次，然后将得到的水热炭在不高于80℃的真空干燥箱内进行干燥至少24h，从而得到含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭，待用；c.粉状颗粒水热炭的制备：将在所述步骤b中所得的水热炭研磨成颗粒粒度不大于100目的粉状颗粒水热炭；d.有机污染水的氧化反应催化降解：将在所述步骤c中所得的粉状颗粒水热炭和H2O2的固液比为1:1～1:5g/ml的比例混合制备水热炭降解溶液；然后，将水热炭降解溶液加入到有机污染浓度不低于50mg/L的待处理有机污染水中，并控制待处理有机污染水和粉状颗粒水热炭的液固比为1:1～1:4ml/mg的比例进行充分混合，从而将粉状颗粒水热炭、H2O2加入待处理有机污染水中进行充分混合均匀，形成混合液反应物体系；在常温常压条件下，控制反应时间为不超过24小时，使待处理有机污染水中有机污染物充分降解。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤b中，控制进行水热炭化反应时的气氛为N2气氛或者惰性气体气氛。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤b中，在240-300℃的温度下进行水热炭化反应4-10h。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤b中，在水热炭化反应结束后，将反应釜中的反应产物分别用甲醇和去离子水洗涤至少三次，然后将反应釜中反应产物倒入容器中进行抽滤，然后将得到的水热炭在不高于80℃的真空干燥箱内进行干燥至少24h，然后取出的干燥产物，从而得到含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤b中，可溶性金属盐采用氯化铁、氯化铝和氯化锌中任意一种盐。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤d中，将在所述步骤c中所得的粉状颗粒水热炭和H2O2的固液比为1:1～1:4g/ml的比例混合制备水热炭降解溶液；然后，将水热炭降解溶液加入到有机污染浓度不低于50mg/L的待处理有机污染水中，并控制待处理有机污染水和粉状颗粒水热炭的液固比为1:1～1:2ml/mg的比例进行充分混合，从而将粉状颗粒水热炭、H2O2加入待处理有机污染水中进行充分混合均匀；形成混合液反应物体系；在常温常压条件下，控制反应时间为不超过6-23小时，使待处理有机污染水中有机污染物充分降解。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤d中，待处理的有机污染水中的有机污染物包括多环芳烃、多氯联苯、有机染料、甲基橙和双酚A中的至少一种有机污染物。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤a中，所述生物质材料为废弃水果皮或农作物秸秆。生物质材料优选采用废弃水果皮。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术反应工艺简单，反应条件温和，具有易于控制、操作简便，成本低；2.本专利技术反应过程中除水热炭和H2O2外不需要引入其他化学试剂，不需要额外能量的提供，且水热炭和H2O2皆为环境友好型材料，具有绿色、高效、低能耗的优点；3.本专利技术反应过程中无二次污染产生，且因水热炭独特的理化性质不会对水中生态环境造成不可逆的破坏；4.本专利技术方法所用的水热炭是通过废弃水果皮和农作物秸秆等废弃生物质制备而成，其来源广泛、价格低廉，达到了“以废治废”的目的，制备过程简单易操作，经济环保。附图说明图1为本专利技术实施例一利用柚子皮水热炭降解水中有机污染物双酚A和对比例一单独利用水热炭降解水中有机污染物双酚A的效果曲线图。图2为本专利技术实施例二利用小麦秸秆水热炭降解水中有机污染物甲基橙和对比例二单独利用水热炭降解水中有机污染物甲基橙的效果曲线图。具体实施方式以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本专利技术的优选实施例详述如下：实施例一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水中有机污染物的绿色降解方法，其特征在于，利用水热炭与H

【技术特征摘要】
1.一种水中有机污染物的绿色降解方法，其特征在于，利用水热炭与H2O2进行非均相催化反应，来降解水相中的有机污染物，具体步骤如下：
a.粉状碳源颗粒准备：
采用粉碎的生物质材料作为原料，将生物质材料研磨成颗粒粒度不大于100目的粉状碳源颗粒；
b.含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭的制备：
将在所述步骤a中所得粉状碳源颗粒置于高压反应釜内，以粉状碳源颗粒和可溶性金属盐的质量比为20:1的比例向反应釜中添加金属盐，并以粉状碳源颗粒和水的固液比为1:5～1:10g/ml的比例向反应釜中添加水，将可溶性金属盐溶于水后与粉状碳源颗粒混合均匀形成反应物，混合后的反应物料呈半固体状态，在惰性气氛的环境下，以180-300℃的温度进行水热炭化反应2-10h，制备含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭；在水热炭化反应结束后，将反应釜中的反应产物分别用甲醇和去离子水洗涤至少三次，然后将得到的水热炭在不高于80℃的真空干燥箱内进行干燥至少24h，从而得到含有氧化活性环境持久性自由基的水热炭，待用；
c.粉状颗粒水热炭的制备：
将在所述步骤b中所得的水热炭研磨成颗粒粒度不大于100目的粉状颗粒水热炭；
d.有机污染水的氧化反应催化降解：
将在所述步骤c中所得的粉状颗粒水热炭和H2O2的固液比为1:1～1:5g/ml的比例混合制备水热炭降解溶液；然后，将水热炭降解溶液加入到有机污染浓度不低于50mg/L的待处理有机污染水中，并控制待处理有机污染水和粉状颗粒水热炭的液固比为1:1～1:4ml/mg的比例进行充分混合，从而将粉状颗粒水热炭、H2O2加入待处理有机污染水中进行充分混合均匀，形成混合液反应物体系；在常温常压条件下，控制反应时间为不超过24小时，使待处理有机污染水中有机污染物充分降解。


2.根据权利要求1所述水中有机污染物的绿色降解方法，其特征在于：在所述步骤b中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮秀秀，汤育圆，朱王凯，郭凡可，陈瑞，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31