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Cu2(NO3)(OH)3催化过硫酸盐降解苯酚

2021-03-03王祥名吴松海孙世玮孟子贺

化学工业与工程 2021年1期
关键词:催化剂效率实验

王祥名,吴松海*,王 琮,李 蕊,孙世玮,孟子贺,韩 煦,2*

(1.天津大学化工学院,天津 300350; 2.天津大学环境科学与工程学院,天津 300350)

苯酚(phenol)是一种对生物有强烈毒性的有机污染物[1]。化学工业排放的废水往往包括较高含量的酚类物质[2]。废水中苯酚的自然降解速度非常缓慢,10 mg·L-1的苯酚废水在pH值为 7.0和10 ℃条件下经自然降解5 d后仅能去除75%[3]。在中国,饮用水中苯酚的最高允许浓度为0.002 mg·L-1(GJ94-1999)。到目前为止,物理方法(萃取[4]、吸附[5-6]和液膜法[7])、生化方法(酶处理技术[8])、活性污泥法[9]和化学方法(电解[10]和氧化[1])已经被用于降解工业废水中的苯酚污染物。

近年来,以过硫酸盐为基础的AOPs处理酚类废水吸引了越来越多的研究兴趣。Lin等[27]研究表明,在pH值为 3.0、7.0和11.0的条件下,通过UV活化过硫酸盐能有效降解0.5 mmol L-1苯酚而且没有二次污染,k值可达0.14~0.16 min-1。Lei等[28]合成了一种CuO-Fe3O4催化剂用于激活过硫酸盐降解苯酚。在这个体系中,pH值为11.0时反应2 h可使9.4 mg·L-1苯酚完全矿化而不会产生二次污染。此外,他们还发现体系中的主要活性物种是被吸附在催化剂上的硫酸根自由基以及催化剂表面的Cu(Ⅱ)在活化过硫酸盐后形成的Cu(Ⅲ)[28]。

Cu2(NO3)(OH)3(铜硝石)是一种存在于大自然中的含铜矿石,一般分为2种晶系(正交晶系和单斜晶系)[29]。先前已有研究将层状的Cu2(NO3)(OH)3用于催化过氧化氢降解偶氮染料[30]。Zhan等[30]使用Cu2(NO3)(OH)3在pH值为 3.4~9.4条件下催化过氧化氢降解直接蓝15,反应30 min后降解率可以达到80%左右。相比于H2O2和过一硫酸盐,过硫酸盐具有化学稳定性高,运输、储存方便,成本低等优点。同时,非均相催化活化过硫酸盐的反应也更加经济、环保。……

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