去除水体中有机污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种去除水体中有机污染物的方法，该方法是利用催化剂活化过单硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理，其中催化剂是由废旧锂电池负极材料经600℃～700℃条件下煅烧后制备得到。本发明专利技术中，采用的催化剂具有电子转移速率快、催化活性高等优点，将其作为过单硫酸盐的活化剂用于去除水体中有机污染物时，能在常温常压下进行反应，而且能够将多种有机污染物(如染料和抗生素)矿化为水和二氧化碳，进而能够有效进行固液分离，不仅具有操作简单、无需大型设备、成本低廉等优点，而且还具有应用范围广、处理效率高、处理效果好、重复利用性强、环境友好，能够高效、彻底的去除水体中的有机污染物，有着很好的应用价值和应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
去除水体中有机污染物的方法


[0001]本专利技术属于锂电池回收循环利用及环境污染物的高级氧化处理领域，涉及一种去除水体中有机污染物的方法，具体涉及一种利用废旧锂电池负极材料去除水体中有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]废旧锂电池兼具资源和环境危害双重属性，对其进行资源化与无害化处理具有显著的经济与环境效益，因此受到了越来越多的关注。目前，废旧锂电池的回收处理主要集中在正极材料中有价金属(如钴、镍、锰、锂、铝)的回收。然而，由于负极材料附加值低，分离步骤严格，对其回收利用的研究有限。废旧锂电池负极中含有大量的铜，负极活性材料中含有石墨碳等材料，因此，对负极材料的回收和再利用是非常有意义的。
[0003]目前，废旧锂电池负极(包括负极本身以及负极活性材料)的回收主要集中在废旧石墨的直接再生过程，并将其作为锂电池负极材料进行再利用。从废锂中回收石墨的方法主要有浮选、热处理和浸出。但是，回收的石墨中不可避免地夹杂着一些金属杂质，有机电解质和粘结剂，导致产品纯度较低，回收的石墨不能直接用于锂电池负极。为了获得可用的石墨，仍然需要一个复杂且昂贵的分离提纯过程，该分离提纯步骤将增加回收石墨的成本，降低石墨的附加值。因此，实现将废旧锂电池负极直接转化为其他功能材料，避免了分离步骤，这将极大地促进负极材料的高价值利用。
[0004]基于过单硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺因其优异的性能、实用性和良好的重现性而被广泛应用于难降解有机污染物的去除。过渡金属氧化物或金属改性材料，如Co、Mn、Fe和Cu基催化剂，被用来激活PMS以产生自由基来降解污染物。但是，利用过渡金属基催化剂激活PMS的方法仍然存在成本高、合成步骤多等缺点，因而利用低成本的原料和简单的合成方法合成一种高效的PMS催化剂是非常有必要的。因此，如何将废旧锂电池负极材料转化成能够有效激活PMS的催化剂，对于获得一种操作简单、处理成本低、应用范围广、处理效率高、处理效果好、重复利用性强、环境友好的去除水体中有机污染物的方法，以及实现对水体中有机污染物的高效、彻底去除具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、处理成本低、应用范围广、处理效率高、处理效果好、重复利用性强、环境友好的去除水体中有机污染物的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种去除水体中有机污染物的方法，所述方法是利用催化剂活化过单硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理；所述催化剂是由废旧锂电池负极材料经煅烧后制备得到；所述煅烧的温度为600℃～700℃。
[0008]上述的方法，进一步改进的，所述煅烧的温度为630℃～670℃。
[0009]上述的方法，进一步改进的，所述煅烧过程中的升温速率为5℃/min～10℃/min；所述煅烧的时间2h～5h。
[0010]上述的方法，进一步改进的，所述煅烧完成后还包括以下处理：将煅烧后的产物进行研磨，过50目～200目筛。
[0011]上述的方法，进一步改进的，所述废旧锂电池负极材料为由废旧锂电池经拆解后分离出来的负极片；所述负极片主要由金属铜箔和负极活性物质石墨组成；所述废旧锂电池包括废旧手机锂电池、废旧动力锂电池中的至少一种。
[0012]上述的方法，进一步改进的，所述催化剂中含有氧化铜和石墨碳；所述氧化铜和石墨碳的质量比为4∶1；所述催化剂具有层状结构。
[0013]上述的方法，进一步改进的，所述降解处理为：将催化剂与有机污染物废水混合，搅拌，加入过单硫酸盐进行降解反应，完成对废水中有机污染物的去除。
[0014]上述的方法，进一步改进的，所述催化剂与有机污染物废水的比例为0.1g～0.5g∶1L；所述过单硫酸盐与有机污染物废水的比例为0.3mmol～0.7mmol∶1L；所述过单硫酸盐为过硫酸氢钾。
[0015]上述的方法，进一步改进的，所述有机污染物废水中的有机污染物包括染料和/或抗生素；所述染料包括罗丹明B、甲基橙、刚果红中的至少一种；所述抗生素包括盐酸四环素、盐酸金霉素、土霉素、环丙沙星、诺氟沙星中的至少一种；所述有机污染物废水中有机污染物的初始浓度为10mg/L～40mg/L；所述有机污染物废水的初始pH值为3～10。
[0016]上述的方法，进一步改进的，所述搅拌的时间为5min～10min；所述降解反应的时间为13min～35min。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0018](1)本专利技术提供了一种去除水体中有机污染物的方法，利用催化剂活化过单硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理，其中采用的催化剂由废旧锂电池负极材料经煅烧后制备得到，煅烧的温度为600℃～700℃。本专利技术中，在600℃～700℃对废旧锂电池负极材料进行煅烧，由此制备得到具有电子转移速率快、催化活性高的催化剂，这是因为当温度低于600℃可能会导致粘结剂分解不完全导致催化剂中有效成分降低，从而影响催化剂的催化效果；若温度过高，会导致材料中的石墨碳含量降低，使材料转移电子的速率下降，从而影响降解过程中的非自由基途径使污染物的降解速率下降；同时，相比常规的Co、Mn、Fe和Cu基催化剂，本专利技术制得的催化剂中主要包含氧化碳和石墨碳材料，是一种多相催化材料，同时该催化剂还具有丰富的层状结构，因而在反应过程中提供更多的活性位点和发生电子转移，有利于提高催化活性；在此基础上，将上述催化剂用于活化过单硫酸盐用于降解废水中的有机污染物时，其降解原理是：以罗丹明B为例，降解原理如式(1)～(7)所示，具体为：催化剂中的二价铜被过单硫酸盐还原为一价铜，一价铜作为催化位点活化过单硫酸盐产生SO4·
‑
，
·
OH和
·
O2–
等自由基和1O2，这些基团与吸附在催化剂表面的污染物进行反应，使染料(罗丹明B)降解为小分子物质，直至最后降解为水和二氧化碳，从而实现对染料的高效降解；除了确定降解反应过程中自由基的作用，还包括了降解反应中以电荷转移为主的非自由基途径，催化剂中的石墨碳可作为电荷转移的介质，促进电子从污染物转移至过单硫酸盐上，从而加速了污染物的降解。需要指出的是，本专利技术的催化剂并不能用于活化过硫酸盐，因而无法将该催化剂用于活化过硫酸盐以实现对水体中有机污染物的去除。本专利技术去
除水体中有机污染物的方法，在常温常压下进行，能够将多种有机污染物(如染料和抗生素)矿化为水和二氧化碳，且能够有效进行固液分离，不仅具有操作简单、无需大型设备、成本低廉等优点，而且还具有应用范围广、处理效率高、处理效果好、重复利用性强、环境友好，能够高效、彻底的去除水体中的有机污染物，有着很好的应用价值和应用前景。
[0019]≡Cu(II)+HSO5–
→
≡Cu(I)+SO5·
‑
+H
+
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(1)
[0020]≡C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除水体中有机污染物的方法，其特征在于，所述方法是利用催化剂活化过单硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理；所述催化剂是由废旧锂电池负极材料经煅烧后制备得到；所述煅烧的温度为600℃～700℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为630℃～670℃。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述煅烧过程中的升温速率为5℃/min～10℃/min；所述煅烧的时间2h～5h。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述煅烧完成后还包括以下处理：将煅烧后的产物进行研磨，过50目～200目筛。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述废旧锂电池负极材料为由废旧锂电池经拆解后分离出来的负极片；所述负极片主要由金属铜箔和负极活性物质石墨组成；所述废旧锂电池包括废旧手机锂电池、废旧动力锂电池中的至少一种。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述催化剂中含有氧化铜和石墨碳；所述氧化铜和石墨碳的质量比为4∶1；所述催化剂具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，赵燕兰，袁兴中，管弦，王侯，蒋龙波，李英，邵亚男，陈绪武，季靖钦，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：