过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用及降解方法技术

本发明专利技术属于废水中含氮杂环化合物处理方法技术领域，本发明专利技术公开了过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用，对采用PMS直接氧化技术降解氮杂环化合物的研究具有重要意义。本发明专利技术还提供了过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，PMS可以直接氧化降解废水中的氮杂环化合物吡啶。吡啶的降解率达到93.66％。且本发明专利技术所述降解方法的稳定性高，水中共存无机阴离子Cl

【技术实现步骤摘要】
过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用及降解方法


[0001]本专利技术涉及废水中含氮杂环化合物处理方法
，尤其涉及过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用及降解方法。

技术介绍

[0002]吡啶(Pyridine，化学式C5H5N)是一种典型的氮杂环化合物，广泛存在于焦化废水中，约占原水中总有机物含量的4％。吡啶具有高溶解性、高毒性、难降解等特点，并对微生物产生很强的毒害作用，致使生物法降解吡啶的效果受到极大抑制。
[0003]近年来，基于硫酸根自由基的高级氧化技术在处理难降解有机污染物方面得到了越来越多的研究和应用。现有技术中通常采用过热、紫外光、过渡金属(Fe
2+
、Co
2+
、Ag
+
等)、碱等对过硫酸盐(PS)和过一硫酸盐(PMS)活化后再处理废水。然而，活化过硫酸盐的高级氧化技术普遍存在能耗大、二次污染等缺点，为寻求更加经济高效的高级氧化技术，已有学者关注直接利用过硫酸盐的氧化能力去除水中污染物。周扬利用PS和PMS对Fe
2+
进行氧化降解。Yang Zhou等首次研究报道了未活化的PMS对环丙沙星和恩诺沙星有高效的降解性，同时还研究了PMS直接氧化对类固醇雌激素的降解效能，实验结果显示PMS容易氧化类固醇雌激素的酚基，导致羟基化和开环产物的生成。然而，迄今为止采用PMS直接氧化技术降解氮杂环化合物的研究未见报道。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术采用非活化的过一硫酸盐直接对氮杂环化合物吡啶进行处理，解决了目前需要对过一硫酸盐活化存在的能耗大、二次污染等问题，还解决了目前对PMS直接氧化技术降解氮杂环化合物的研究存在空白的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用。
[0007]作为优选，所述氮杂环化合物为吡啶。
[0008]本专利技术还提供了过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，包括如下步骤：
[0009](1)向吡啶储备液中加入pH值缓冲液，得第一混合液；
[0010](2)向第一混合液中加入过一硫酸盐反应，得第二混合液；
[0011](3)向第二混合液加入淬灭剂终止反应，经过滤得到处理后的水样。
[0012]作为优选，步骤(1)中，所述吡啶储备液的浓度为8～80mg/L。
[0013]作为优选，步骤(1)中，所述pH值缓冲液为中性邻苯二甲酸缓冲液、磷酸二氢钾缓冲液、碱性硼酸缓冲液中的一种或多种。
[0014]作为优选，步骤(1)中，所述pH值缓冲液根据美国药典溶出介质缓冲液的配制方法配制。
[0015]作为优选，步骤(1)中，所述pH值缓冲液的加入量为使第一混合液的pH值为6～9。
[0016]作为优选，步骤(2)中，所述过一硫酸盐浓度为3.5～4.5mmol/L，过一硫酸盐纯度
≥47％，过一硫酸盐为单过硫酸钾和/或单过硫酸氢钾。
[0017]作为优选，步骤(2)中，所述反应温度为10～40℃，反应时间为120～150min。
[0018]作为优选，步骤(3)中，所述淬灭剂与第二混合液的体积比为0.05～0.15∶1，所述淬灭剂为硫代硫酸钠淬灭剂，淬灭剂浓度为400～600mmol/L。
[0019]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0020]1、本专利技术所述降解方法降解效率高，稳定性高。本专利技术利用PMS可以直接氧化降解废水中的氮杂环化合物吡啶，降解效率高，吡啶的降解率可以达93.66％，氨氮残留率降低为36％。且本专利技术所述降解方法受外界其它物质的影响很小，水中共存无机阴离子Cl
‑
、HCO3‑
、NO3‑
对吡啶的降解反应均无明显促进或抑制作用。
[0021]2、本专利技术所述降解方法绿色环保。采用GC
‑
MS分析吡啶降解过程中生成的中间产物为N，N
‑
二甲基丙烯酰胺、草酸、乙酸及丙酮酸等低毒有机物。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1和对比例1～4所述过一硫酸盐浓度对吡啶降解率的影响，其中，(a)为吡啶降解曲线，(b)为吡啶降解效果的动力学拟合曲线；
[0024]图2为本专利技术实施例1～4和对比例5～6所述pH值对吡啶降解率的影响，其中，(a)为吡啶降解曲线，(b)为吡啶降解效果的动力学拟合曲线；
[0025]图3为本专利技术实施例1和对比例1～4所述反应150min所得待测水样的TOC去除率与氨氮残留率曲线；
[0026]图4为本专利技术实施例1和实施例5～7所述不同初始吡啶浓度下吡啶降解效果的动力学拟合曲线；
[0027]图5为2,2,6,6
‑
四甲基哌啶捕获过一硫酸盐体系中活性物种的EPR图；
[0028]图6为随着时间的变化过一硫酸盐在吡啶溶液中的残留率的变化曲线；
[0029]图7为无机阴离子对本专利技术所述降解方法中吡啶降解率的影响曲线；
[0030]图8为吡啶降解过程中的GC
‑
MS质谱图；
[0031]图9为本专利技术过一硫酸盐直接氧化吡啶的降解途径。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用。
[0033]在本专利技术中，所述氮杂环化合物为吡啶。
[0034]本专利技术还提供了过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，包括如下步骤：
[0035](1)向吡啶储备液中加入pH值缓冲液，得第一混合液；
[0036](2)向第一混合液中加入过一硫酸盐反应，得第二混合液；
[0037](3)向第二混合液加入淬灭剂终止反应，经过滤得到处理后的水样。
[0038]在本专利技术中，步骤(1)中，所述吡啶储备液的浓度优选为8～80mg/L，进一步优选为
10～30mg/L。
[0039]在本专利技术中，步骤(1)中，所述pH值缓冲液优选为中性邻苯二甲酸缓冲液、磷酸二氢钾缓冲液、碱性硼酸缓冲液中的一种或多种，进一步优选为中性邻苯二甲酸缓冲液或磷酸二氢钾缓冲液。
[0040]在本专利技术中，步骤(1)中，所述pH值缓冲液根据美国药典溶出介质缓冲液的配制方法配制。
[0041]在本专利技术中，步骤(1)中，所述pH值缓冲液的加入量优选为使第一混合液的pH值为6～9，进一步优选为使第一混合液的pH值为7.5～8.5。
[0042]在本专利技术中，步骤(2)中，所述过一硫酸盐浓度优选为3.5～4.5mmol/L，进一步优选为3.8～4.2m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.过一硫酸盐在降解氮杂环化合物中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氮杂环化合物为吡啶。3.过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向吡啶储备液中加入pH值缓冲液，得第一混合液；(2)向第一混合液中加入过一硫酸盐反应，得第二混合液；(3)向第二混合液加入淬灭剂终止反应，经过滤得到处理后的水样。4.根据权利要求3所述过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述吡啶储备液的浓度为8～80mg/L。5.根据权利要求3所述过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述pH值缓冲液为中性邻苯二甲酸缓冲液、磷酸二氢钾缓冲液、碱性硼酸缓冲液中的一种或多种。6.根据权利要求5所述过一硫酸盐降解含氮杂环化合物吡啶的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述pH值缓冲液根据美国...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏冰琴，王鹏莺，林昱廷，温宇涛，彭娅娅，郭越，芮创学，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：