高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料及其用于去除有机污染物的方法技术

本发明专利技术高活性铁基‑硫化物非均相芬顿复合材料及其用于去除有机污染物的方法涉及化学领域，具体涉及污染物处理。其特征在于用一种简单的方法合成了高活性铁基‑硫化物非均相芬顿复合材料，其对污染物的去除效益表现在pH=3~9条件下25 min内对苯酚的去除达到90~100%，在pH=6.86的缓冲溶液中，相应的苯酚去除率>70%。本发明专利技术提供了构建高活性铁基‑硫化物非均相芬顿复合材料用于去除有机污染物的方法，其在酸性和中性条件下对于有机污染物的降解有着较高的降解活性，对中性条件下处理废水提供了可能性。

【技术实现步骤摘要】
高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料及其用于去除有机污染物的方法
本专利技术涉及化学领域。具体地说，是涉及高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料及其用于去除有机污染物的方法。
技术介绍
伴随着经济的快速发展、工业化步伐的加快以及自然资源的过度使用，水污染问题已成为普遍关注的世界性问题。在难降解有机物废水中，苯酚废水作为典型的煤化工废水，若不加以处理，直接排放到环境中，将对生物圈的一切个体产生毒害作用，因此，苯酚废水的处理对人类生存和社会的可持续发展有着重要的意义。芬顿技术具有环境友好、高效清洁、以及经济实惠等特点，这使得其在环境治理上有着越来越广泛地研究。而非均相芬顿技术被认为可以在中性条件下降解有机物，因此，开发一种高活性铁基-硫化物复合材料用于非均相芬顿反应显得尤为重要。有望通过非均相芬顿反应体系真正克服pH限制，在环境污染控制领域具有重要的科学意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料及其用于去除有机污染物的方法，用来处理中性条件下废水当中的有机污染物，从而解决废水当中的一个污染问题。本专利技术的目的是通过以下技术措施来达到的：高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，其特征在于，构建方法包括以下步骤：步骤一，制备硫化物均匀溶液；步骤二，将1~1000mg铁基非均相芬顿材料加入步骤一所得的硫化物均匀溶液中，机械搅拌1~600分钟，得铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液；步骤三，将铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液在80~250℃温度下反应2~1000小时；步骤四，反应结束，待冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1~100次，干燥得高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料。所构建高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，通过利用铁基非均相芬顿材料与硫化物之间的化学结合，制备高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料用于中性条件下去除有机污染物；铁基非均相芬顿材料与硫化物之间的化学结合，可以在铁基非均相芬顿材料表面构筑酸性微环境，从而保证铁离子在一个局部微环境之内的稳定循环，进而克服芬顿反应的pH限制。一种具体优化方案，所述硫化物均匀溶液的制备方法包括以下步骤：将总量为1~1000mg的钼源和/或钨源和/或镉源和/或钴源和/或锌源、以及1~2000mg硫源加入到盛有10~100mL水溶液的烧杯中，超声1~100min后，搅拌得到均匀溶液。一种具体优化方案，钼源为钼酸铵、钼酸钠、三氧化钼、二氧化钼或钼粉，钨源为钨酸钠、三氧化钨或氯化钨，镉源为醋酸镉、氢氧化镉或碳酸镉，钴源为氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锌源为氧化锌、硫酸锌、醋酸锌、氯化锌或硝酸锌，硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫粉或硫化钠。一种具体优化方案，铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液的制备方法包括以下步骤：将1~1000mg铁基非均相芬顿材料加入步骤一所得的硫化物均匀溶液中，机械搅拌1~600分钟，得铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液。一种具体优化方案，铁基非均相芬顿材料为铁负载型、铁硫化物、铁氧化物、铁基金属-有机框架或铁基双金属磁性尖晶石材料。一种具体优化方案，铁负载型为铁基材料负载于Al2O3载体上，铁硫化物为硫化铁或硫化亚铁，铁氧化物为三氧化二铁或四氧化三铁，铁基双金属磁性尖晶石材料为铁酸钴、铁酸铜、铁酸锰、铁酸锌、铁酸钠、铁酸钙、铁酸锂、铁酸镍或铁酸铋。一种具体优化方案，步骤三中铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液先转移至高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，随后放置于反应釜中，于80~250℃温度下反应2~1000小时。高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料用于去除有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：A：选取浓度为1~2000mg/L的苯酚污染物溶液；B：将高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料投入100mL配制的废水中，实现对苯酚等有机污染物的去除。一种具体优化方案，步骤B中还加入30wt%的双氧水1~10000μL引发反应。一种具体优化方案，步骤B在黑暗条件下搅拌反应。可于黑暗条件下使催化剂表面对污染物的吸附达到吸附-脱附平衡。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的优点是：1.相较于传统意义的废水处理体系，加入环境友好、高效清洁的非均相催化剂，可以实现在中性条件下达到优良的去除废水中污染物的效果；2.通过化学复合的方式，将铁基非均相芬顿材料与硫化物之间进行化学结合，可以在铁基非均相芬顿材料表面构筑酸性微环境，从而保证铁离子在一个局部微环境之内的稳定循环，进而克服芬顿反应的pH限制，实现中性条件下废水中有机污染物苯酚的有效去除；3.本体系加入的催化剂量较少，且催化剂具有磁性，回收方便简洁，可以避免对环境的二次污染。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为本专利技术所构建高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料的方法路线；图2为本专利技术在初始pH=3，pH=4，pH=7,pH=9条件下下对苯酚的降解曲线；图3为本专利技术所制备的催化剂在pH=6.86的缓冲液条件下对苯酚的降解率；图4为本分明在pH=6.86的缓冲液体系中对不同的模拟污染物的降解率柱状图。具体实施方式实施例1：高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，构建方法包括以下步骤：步骤一，制备硫化物均匀溶液；步骤二，将1~1000mg铁基非均相芬顿材料加入步骤一所得的硫化物均匀溶液中，机械搅拌1~600分钟，得铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液；步骤三，将铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液在80~250℃温度下反应2~1000小时；步骤四，反应结束，待自然冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1~100次，干燥得高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料。所构建高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，通过利用铁基非均相芬顿材料与硫化物之间的化学结合，制备高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料用于中性条件下去除有机污染物；铁基非均相芬顿材料与硫化物之间的化学结合，可以在铁基非均相芬顿材料表面构筑酸性微环境，从而保证铁离子在一个局部微环境之内的稳定循环，进而克服芬顿反应的pH限制。所述硫化物均匀溶液的制备方法包括以下步骤：选取钼源、钨源、镉源、钴源、锌源其中一种或多种且总量为1~1000mg与1~2000mg硫源加入到盛有10~100mL水溶液的烧杯中，超声1~100min后，搅拌1~600分钟得到均匀溶液。钼源为钼酸铵、钼酸钠、三氧化钼、二氧化钼或钼粉，钨源为钨酸钠、三氧化钨或氯化钨，镉源为醋酸镉、氢氧化镉或碳酸镉，钴源为氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锌源为氧化锌、硫酸锌、醋酸锌、氯化锌或硝酸锌，硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫粉或硫化钠。铁基非均相芬顿材料为铁负载型、铁硫化物、铁氧化物、铁基金属-有机框架或铁基双金属磁性尖晶石材料。铁负载型为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，其特征在于，构建方法包括以下步骤：/n步骤一，制备硫化物均匀溶液；/n步骤二，将1~1000 mg铁基非均相芬顿材料加入步骤一所得的硫化物均匀溶液中，机械搅拌1~600分钟，得铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液；/n步骤三，将铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液在80~250℃ 温度下反应2~1000小时；/n步骤四，反应结束，待冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1~100次，干燥得高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，其特征在于，构建方法包括以下步骤：
步骤一，制备硫化物均匀溶液；
步骤二，将1~1000mg铁基非均相芬顿材料加入步骤一所得的硫化物均匀溶液中，机械搅拌1~600分钟，得铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液；
步骤三，将铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液在80~250℃温度下反应2~1000小时；
步骤四，反应结束，待冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1~100次，干燥得高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料。


2.高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，其特征在于，所述硫化物均匀溶液的制备方法包括以下步骤：
将总量为1~1000mg的钼源和/或钨源和/或镉源和/或钴源和/或锌源、以及1~2000mg硫源加入到盛有10~100mL水溶液的烧杯中，超声1~100min后，搅拌得到均匀溶液。


3.根据权利要求3所述的高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，其特征在于：钼源为钼酸铵、钼酸钠、三氧化钼、二氧化钼或钼粉，钨源为钨酸钠、三氧化钨或氯化钨，镉源为醋酸镉、氢氧化镉或碳酸镉，钴源为氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锌源为氧化锌、硫酸锌、醋酸锌、氯化锌或硝酸锌，硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫粉或硫化钠。


4.根据权利要求1所述的高活性铁基-硫化物非均相芬顿复合材料，其特征在于，铁基非均相芬顿材料-硫化物混合溶液的制备方法包括以下步骤：
将1~1000mg铁基非均相芬顿材料加入步骤一所得的硫化物均匀溶液中，机械搅拌1~600分钟，得铁基非均相芬顿...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢明阳，
申请(专利权)人：南京泽佑环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32