本發(fā)明屬于污染物無害化處理領(lǐng)域，具體涉及到鐵鋁泥對水中阿特拉津的降解。

背景技術(shù)：

阿特拉津是一種三嗪類除草劑，主要用于一年生禾本科和闊葉雜草的去除。其使用量大且性質(zhì)比較穩(wěn)定，容易在土壤中殘留。殘留在土壤中的阿特拉津會隨著雨水或者灌溉水進入地表水體，容易通過生物累積作用對人體和其他生物帶來危害。有研究表明殘留在水中的阿特拉津會嚴重影響物種的生長繁殖，甚至增加人類患癌癥的幾率。傳統(tǒng)的處理方法主要包括吸附法、臭氧-活性炭、生物法等，但是這些技術(shù)存在例如污染物降解不徹底、操作運行困難、二次污染等缺點。因此，開發(fā)出一種環(huán)保、經(jīng)濟、高效的處理技術(shù)迫在眉睫。

高級氧化技術(shù)作為一種新興的污染物處理技術(shù)，目前已經(jīng)被成功地應(yīng)用于多種難降解有機污染物的去除。相比于常規(guī)的污染處理技術(shù)，高級氧化技術(shù)具有操作簡單、降解率高、無二次污染等優(yōu)點?；诹蛩岣杂苫母呒壯趸夹g(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型高級氧化技術(shù)。這是因為硫酸根自由基具有氧化還原電位較高、半衰期較長、且對部分有機物具有選擇性的優(yōu)點?？梢詫崿F(xiàn)對有機物的完全降解與礦化。硫酸根自由基主要來源于過硫酸鹽的活化，包括過二硫酸鹽和過一硫酸氫鹽。同過二硫酸鹽相比較，過一硫酸氫鹽具有非對稱結(jié)構(gòu)，更容易被活化。活化過硫酸鹽的方式主要包括堿活化、熱活化、過渡金屬活化及輻射活化等方式。在所有的活化方式中，過渡金屬活化具有能耗低、效率高、操作簡便的優(yōu)點，因此受到更多的關(guān)注。過渡金屬中的鐵由于其含量豐富、環(huán)境友好、價格低廉且可以取得比較好的效果而成為研究的重點。

鐵活化過硫酸鹽可以分為均相和非均相體系。相比而言，非均相含鐵催化劑活化過硫酸鹽由于其能適應(yīng)更大的ph值范圍，離子浸出更少，且更容易從水體中分離而受到更多的關(guān)注。在上世紀80年代就有學(xué)者論證了用fe⁰作為fe²⁺的來源活化過硫酸鹽降解pce的可行性，并取得了良好的效果。還有學(xué)者利用fe2o3活化過硫酸鹽降解羅丹明，1h脫色率能達到100％。此外，含鐵催化劑活化過硫酸鹽在酚類、農(nóng)藥類的降解中也起到了非常好的效果。但是需要注意的是，含鐵催化劑的制備過程和方法需要大量的實驗驗證，會耗費大量資源且有可能對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

鐵鋁泥是給水處理廠產(chǎn)生的廢棄物，由于其含有鐵而具備活化過硫酸鹽的能力。利用鐵鋁泥替代費用高昂的合成非均相催化劑，為污染物規(guī)模化修復(fù)提供了可能。本發(fā)明利用鐵鋁泥催化活化過硫酸氫鉀來對水中的阿特拉津進行去除，在解決阿特拉津污染的同時可以解決鐵鋁泥的處理處置問題，是一種以廢治廢的重要舉措。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用鐵鋁泥活化過一硫酸氫鉀去除水中阿特拉津的方法，該方法成本低，無公害，是一種以廢治廢的過程，符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的目標。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一種利用鐵鋁泥活化過一硫酸氫鉀去除水中阿特拉津的方法，包括如下步驟：

第一步：取鐵鋁泥為原料，經(jīng)過自然風干、破碎、研磨過100-150目篩，待用；

第二步：在錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml，準確稱取0.1-0.3g鐵鋁泥樣品放入錐形瓶中，加入一定濃度的過一硫酸氫鉀溶液，使過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為20:1-150:1；

第三步：將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以100-300r/min的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌0.5-6h，然后經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定；根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，計算阿特拉津的去除率。

進一步地，第二步中過一硫酸氫鉀和阿特拉津的摩爾比值為120:1-150:1。

進一步地，第二步中以0.2-0.3g的量加入到含200ml10μm的阿特拉津的溶液中。

進一步地，第三步中磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為200r/min。

進一步地，第三步中磁力攪拌的時間為4-6h。

進一步地，第二步中的溫度為25-40℃。

進一步地，在加入過一硫酸氫鉀溶液之前，調(diào)整溶液的ph為3-9。

進一步地，鐵鋁泥中含有以下成分：有機質(zhì)32-36mg/g，fe90-92mg/g，al68-72mg/g，ca26-28mg/g，mg2-3.5mg/g。

進一步地，第三步中阿特拉津的去除率達到90％以上。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

1)作為催化使用的鐵鋁泥具有分布廣、產(chǎn)量大、無毒害、成本低的優(yōu)點；

2)鐵鋁泥作為催化劑直接使用省去了催化劑的制備過程，節(jié)約成本并且在和常用的活化劑比較中發(fā)現(xiàn)其對于阿特拉津的去除效率比較高；

3)同時解決了阿特拉津的去除以及鐵鋁泥的處理處置問題，是一種以廢治廢的過程，符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的目標。

附圖說明

通過參考以下結(jié)合附圖的說明，并且隨著對本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中：

圖1為不同的過一硫酸氫鉀濃度下阿特拉津降解的折線圖；

圖2為不同鐵鋁泥濃度下阿特拉津降解的折線圖；

圖3為不同的溶液初始ph值下阿特拉津降解的折線圖；

圖4為不同的溫度下阿特拉津降解的折線圖；

圖5為鐵鋁泥和其他催化劑對于阿特拉津降解的折線圖。

圖6為鐵鋁泥和過硫酸鹽對于阿特拉津降解的折線圖。

具體實施方式

下面列舉較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。

實施例1

第一步：以北京市某給水廠的鐵鋁泥為原料，經(jīng)過風干、破碎、研磨過100目篩，待用。對得到的鐵鋁泥進行分析，得到其ph、有機質(zhì)及主要的元素組成結(jié)果如表1所示。

第二步：在250ml的錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml。準確稱取0.1g鐵鋁泥樣品于250ml的錐形瓶中，同時向錐形瓶中加入一定濃度的過一硫酸氫鉀溶液5ml，使過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為20:1。

第三步：將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以200r/min的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌。分別在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h取樣，樣品經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定。根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，算出阿特拉津的去除率。實驗結(jié)果參見圖1。

表1鐵鋁泥的ph、有機質(zhì)及主要元素的含量

實施例2

除第二步使得過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為50:1外，其他實施步驟均與實施例1相同。實驗結(jié)果參見圖1。

實施例3

除第二步使得過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為100:1外，其他實施步驟均與實施例1相同。實驗結(jié)果參見圖1。

實施例4

除第二步使得過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為150:1外，其他實施步驟均與實施例1相同。實驗結(jié)果參見圖1。

實施例5

除第二步使得過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為200:1外，其他實施步驟均與實施例1相同。實驗結(jié)果參見圖1。

由表1可知，鐵鋁泥中所含的鐵的質(zhì)量分數(shù)達到了9.05％，具備活化過一硫酸氫鉀的可能性，圖1證實了反應(yīng)的可行性。從圖1可以看出，阿特拉津的降解和過一硫酸氫鉀的濃度密切相關(guān)，隨著過一硫酸氫鉀的濃度的增加，阿特拉津的降解率也隨之增加。當過一硫酸氫鉀和阿特拉津的摩爾比為150:1的時候，鐵鋁泥活化過硫酸鹽降解阿特拉津既能達到較高的降解率(92.72％)又能滿足經(jīng)濟的理念。

實施例6

除第二步中準確稱取0.2g鐵鋁泥樣品于250ml的錐形瓶之外，其余實施步驟均與實施例4相同。實驗結(jié)果參見圖2。

實施例7

除第二步中準確稱取0.3g鐵鋁泥樣品于250ml的錐形瓶之外，其余實施步驟均與實施例4相同。實驗結(jié)果參見圖2。

對比例1

第一步：以北京市某給水廠的鐵鋁泥為原料(鐵鋁泥成分同實施例1)，經(jīng)過風干、破碎、研磨過100目篩，待用。

第二步：在250ml的錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml。準確稱取0.1g的鐵鋁泥加入錐形瓶。將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以一定的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌。分別在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h取樣，樣品經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定。根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，算出阿特拉津的去除率。實驗結(jié)果參見圖2。

對比例2

除第二步中準確稱取0.2g的鐵鋁泥加入錐形瓶之外，其余的操作步驟均與對比例1相同，實驗結(jié)果參見圖2。

對比例3

除第二步中的準確稱取0.3g的鐵鋁泥加入錐形瓶之外，其余的操作步驟均與對比例1相同，實驗結(jié)果參見圖2。

對比例4

第一步：以北京市某給水廠的鐵鋁泥為原料，經(jīng)過風干、破碎、研磨過100目篩，待用。

第二步：在250ml的錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml。加入一定濃度的過一硫酸氫鉀溶液，使過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為150:1。將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以一定的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌。分別在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h取樣，樣品經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定。根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，算出阿特拉津的去除率。實驗結(jié)果參見圖2。

由圖2可知，鐵鋁泥活化過一硫酸氫鉀降解阿特拉津的需要合適的鐵鋁泥的量，在0.1-0.3g范圍內(nèi)，隨著鐵鋁泥含量的升高，阿特拉津的降解率反而降低了。

實施例8

第一步：以北京市某給水廠的鐵鋁泥為原料(鐵鋁泥成分同實施例1)，經(jīng)過風干、破碎、研磨過100目篩，待用。

第二步：在250ml的錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml。準確稱取0.1g鐵鋁泥樣品于250ml的錐形瓶中，將溶液的ph調(diào)為3，加入一定濃度的過一硫酸氫鉀溶液，使過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為150:1。

第三步：將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以一定的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌。分別在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h取樣，樣品經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定。根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，算出阿特拉津的去除率。實驗結(jié)果參見圖3。

實施例9

除第二步中的將溶液的ph調(diào)為5之外，其余的操作步驟均與實施例8相同。實驗結(jié)果參見圖3。

實施例10

除第二步中的將溶液的ph調(diào)為7之外，其余的操作步驟均與實施例8相同。實驗結(jié)果參見圖3。

實施例11

除第二步中的將溶液的ph調(diào)為9之外，其余的操作步驟均與實施例8相同。實驗結(jié)果參見圖3。

實施例12

除第二步中的將溶液的ph調(diào)為11之外，其余的操作步驟均與實施例8相同。實驗結(jié)果參見圖3。

從圖3可以看出，阿特拉津的降解受到ph的影響比較明顯，在ph為3-9的范圍內(nèi)，阿特拉津的降解效果都比較好。強堿條件下不利于阿特拉津的降解。

實施例13

第一步：以北京市某給水廠的鐵鋁泥為原料(鐵鋁泥成分同實施例1)，經(jīng)過風干、破碎、研磨過100目篩，待用。

第二步：在250ml的錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml。準確稱取0.1g鐵鋁泥樣品于250ml的錐形瓶中，調(diào)節(jié)溫度為25℃，加入一定濃度的過一硫酸氫鉀溶液，使過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為150:1。

第三步：將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以一定的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌。分別在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h取樣，樣品經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定。根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，算出阿特拉津的去除率。實驗結(jié)果參見圖4。

實施例14

除將第二步中的調(diào)節(jié)溫度為30℃之外，其余操作步驟均與實施例13相同，實驗結(jié)果參見圖4。

實施例15

除將第二步中的調(diào)節(jié)溫度改成35℃之外，其余操作步驟均與實施例13相同，實驗結(jié)果參見圖4。

實施例16

除將第二步中的調(diào)節(jié)溫度改成40℃之外，其余操作步驟均與實施例13相同，實驗結(jié)果參見圖4。

從圖4可以看出，阿特拉津的降解效率受到溫度的影響比較明顯，在25-40℃范圍內(nèi)，溫度的升高會促進阿特拉津的降解。

對比例5

第一步：在250ml的錐形瓶加入10μm的阿特拉津溶液200ml。準確稱取適量fecl2(使fecl2中含鐵量和0.1g鐵鋁泥中含鐵量相當)于250ml的錐形瓶中，同時向錐形瓶中加入一定濃度的過一硫酸氫鉀溶液5ml，使過硫酸鹽和阿特拉津的摩爾比為150:1。

第二步：將錐形瓶置于磁力攪拌器上并以一定的轉(zhuǎn)速進行磁力攪拌。分別在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h取樣，樣品經(jīng)過0.22μm膜過濾器過濾后，利用液相色譜對其中的阿特拉津的濃度進行測定。根據(jù)阿特拉津初始濃度與測定的阿特拉津濃度之差，算出阿特拉津的去除率。實驗結(jié)果參見圖5。

對比例6

除第一步中的fecl2換為fe3o4，其余步驟與對比例5一致，實驗結(jié)果參見圖5-6。

從圖5-6可以看出，雖然fecl2在短時間內(nèi)就可以得到很高的阿特拉津的去除率，30min就可以達到93.5％，但是不同條件下的鐵鋁泥活化過一硫酸氫鉀6h后都可以達到高的阿特拉津的去除率(實施例4達到92.7％，實施例8達到95.3％，實施例16達到97.1％)；對fe3o4而言，6h后阿特拉津的去除率僅能達到46％。從最終去除效率看，鐵鋁泥活化能和fecl2相當，且優(yōu)于fe3o4。且鐵鋁泥本身是一種廢棄物，把它用于處理污染物阿特拉津，是一種以廢治廢的手段，體現(xiàn)了其自身的優(yōu)勢。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。