CN109081419A - 一种降解有机污染物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种降解有机污染物的方法，在含有有机污染物的水体中加入过氧化物，过氧化物与有机污染物的摩尔比为10:1~100:1；在搅拌状态下加入催化剂，所述催化剂为含铜层状金属氢氧化物，催化剂的加入量为0.02~0.5 g·L‑1。该方法催化过氧化物性能好、有机污染物降解效率高和反应过程中Cu2+溶出量小。

Description

一种降解有机污染物的方法
技术领域
本发明涉及水污染控制技术领域，具体涉及一种含铜层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法。
背景技术
随着工业和农业的发展，环境问题在全球范围越来越严重。环境污染已与资源短缺、生态破坏并列成为全球性的三大危机。其中，人类赖以生存和发展的水污染特别突出，其中水体中有机物污染带来的后果尤其严重。以催化过氧化物产生羟基自由基(·OH，E0＝2.80V)和硫酸根自由基(SO4·-，E0＝2.60V)的高级氧化技术因其能够快速、高效降解有机污染物而受到到越来越多的关注。
传统催化过氧化物方法包括紫外光、加热、超声、碱和过渡金属离子(如Cu2+)等。上述催化方法虽然取得一定的效果，但存在的一些缺点严重制约了催化过氧化物高级氧化技术的发展：如紫外、加热、超声等需要外加能量，能耗大，在某些特定的场合使用受到限制；碱催化过氧化物需要pH>11.0的强碱条件下进行，对设备的腐蚀严重，且反应后还需将水体调节至中性才能排放；金属离子催化过氧化物需在pH<5.0地条件下进行，以防止金属离子沉淀，同时，引入的金属离子也存在二次污染问题。为解决传统催化过氧化物方法的缺点，非均相含Cu催化剂引起了研究者的广泛关注。Du等报道，氧化铜(CuO)具有催化过硫酸盐的性能，但催化过硫酸盐性能较弱：当CuO投加量为0.5g·L-1、过硫酸盐浓度为2.5mmol·L-1时，反应300min后，0.5mmol·L-1 4-氯苯胺的去除率为71.5％(X.D.,Du,Y.Q.,Zhang,I.Hussain,S.B.,Huang,W.L.,Huang,Insight into reactive oxygen species inpersulfate activation with copper oxide:Activated persulfate and traceradicals,Chem.Eng.J.313(2017)1023-1032.)；Lei等的研究表明，CuO与Fe3O4复合后(CuO/Fe3O4)可提高CuO催化过氧化物的性能，在0.3g L-1CuO/Fe3O4和5.0mmol·L-1过硫酸盐存在的条件下，反应120min后，0.1mmol·L-1苯酚的降解率可达100％(Y.Lei,C.S.Chen,Y.J.Tu,Y.H.Huang,H.Zhang,Heterogeneous degradation of organic pollutants bypersulfate activated by CuO-Fe3O4:mechanism,stability,effects of pH andbicarbonate ions,Environ.Sci.Technol.49(2015)6838-6545.)。虽然CuO/Fe3O4复合材料可以催化过氧化物实现有机污染物快速降解，但是即使在pH为8.5的碱性条件下，反应后Cu2+的溶出浓度依然高于5.0mg·L-1，属于我国地下水质量指标Ⅴ类(1.5mg·L-1，GB/T14848-2017)，不宜作为生活饮用水。
层状金属氢氧化物(LDHs)是一类阴离子粘土矿物，因其具有比表面积大、结构稳定以及表面金属分散性高等优点而被广泛用作环境领域的吸附剂和催化剂。如中国专利申请公布号CN 107824188 A公开了镍钴层状双金属氢氧化物/石墨烯电催化剂的制备方法，该发明克服了现有合成方法设备要求高、需要高温高压、需要价格昂贵的表面活性剂的缺点，相比现有技术具有工艺简单、成本低廉、反应过程容易控制等优点，适用于工业化大规模的生产；中国专利申请公布号CN 107670642 A公开了一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球及制备方法，该发明通过吸附将重金属转移至层状双金属氢氧化物储存；微孔玻璃不但固定氧化石墨烯，防止氧化石墨烯脱落，而且可以再生重复利用。因此，针对含Cu非均相催化剂催化过氧化物的催化性能，结合LDH的优点，急需制备催化性能优异、结构稳定和低金属离子溶出的含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物，解决含Cu非均相催化剂催化性能较弱以及使用过程中Cu2+溶出量大的关键科学问题。
发明内容
解决的技术问题：针对现有含Cu非均相催化剂催化过氧化物性能较弱、催化过程中Cu2+溶出量大等技术问题，本发明提供了一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法。该材料催化过氧化物性能好、有机污染物降解效率高和反应过程中Cu2+溶出量小。
技术方案：一种降解有机污染物的方法，步骤为：在含有有机污染物的水体中加入过氧化物，过氧化物与有机污染物的摩尔比为10:1～100:1；在搅拌状态下加入催化剂，所述催化剂为含铜层状金属氢氧化物，催化剂的加入量为0.02～0.5g·L-1。
上述过氧化物为过氧化氢或过硫酸盐。
上述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
上述含铜层状金属氢氧化物为Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs、Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs和Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs类化合物。
上述水体中有机污染物为挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物或难挥发性有机污染物中的至少一种。
上述水体为地下水或地表水
上述搅拌过程中发生下列(1)～(5)的化学反应：
≡Cu(II)+H2O2→≡Cu(II)H2O2 (1)
≡Cu(II)H2O2→≡Cu(III)+·OH+OH- (2)
≡Cu(II)+S2O8 2-→≡Cu(II)S2O8 2- (3)
≡Cu(II)S2O8 2-→≡Cu(III)+SO4·-+SO4 2- (4)
≡Cu(III)+H2O→≡Cu(II)+·OH+H+ (5)
通过上述(1)～(5)的化学反应，水体中的有机污染物在产生·OH或/和SO4·-的作用下实现降解和矿化。
有益效果：(1)本发明一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法，利用含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化氢或过硫酸盐产生·OH或/和SO4·-降解水体中有机污染物。含Cu层状金属氢氧化物比表面积大，催化过氧化物性能优异，降解有机污染物效率高；(2)本发明一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法，针对水体中有机污染物为挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物或难挥发性有机污染物中的一种或几种，都可以实现降解；(3)本发明一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法，所述的水体为地下水或地表水，适用范围广；(4)本发明一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法，所述的过氧化物为过氧化氢或过硫酸盐，过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵；(5)本发明一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法，所述的催化剂为层状结构，比表面积大，Cu活性位点分布在层状催化剂表面，可有效增加催化剂与过氧化物和有机污染物接触，加快有机污染物降解；(6)本发明一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物的方法，所述的催化剂结构稳定，反应过程中Cu2+溶出量少，可重复使用。
具体实施方式
下面具体的实施例，对本发明作详细描述。含Cu层状金属氢氧化物制备方法如下：在pH为10.5的Na2CO3溶液中加入不同质量的铜盐、亚铁盐/镁盐、铁盐/铝盐，搅拌1h后分离、烘干，制得不同Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)、Al(III)摩尔比的Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs、Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs和Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs催化剂。
实施例1
本实施例利用本发明的一种含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物降解有机污染物中的步骤，比较不同Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)、Al(III)比例的Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs、Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs和Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs催化过氧化氢、过硫酸盐六种体系降解地下水中乙苯(一种挥发性有机污染物)的降解效率、总有机碳(TOC)去除率和Cu2+溶出量：
A.Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为1:1:1)催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1乙苯的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为1:1:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系一。
B.Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过硫酸钠体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1乙苯的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钠，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系二。
C.Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Fe(II):Fe(III)摩尔比为1:2:1)催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1乙苯的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Fe(II):Fe(III)摩尔比为1:2:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系三。
D.Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Fe(II):Fe(III)摩尔比为2:1:1)催化过硫酸钾体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1乙苯的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钾，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Fe(II):Fe(III)摩尔比为2:1:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系四。
E.Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为1:3:1)催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1乙苯的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为1:3:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系五。
F.Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为3:1:1)催化过硫酸铵体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1乙苯的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸铵，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为3:1:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系六。
表1不同催化剂催化过氧化物体系下乙苯的降解率、TOC去除率及Cu2+溶出量
体系 乙苯降解率(％) TOC去除率(％) Cu<sup>2+</sup>溶出量(mg·L<sup>-1</sup>)
体系一 55.2 17.2 0.054
体系二 92.4 35.1 0.097
体系三 52.1 15.3 0.057
体系四 86.2 31.0 0.081
体系五 50.5 14.7 0.059
体系六 98.8 38.6 0.097
表1的结果表明，不同Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)、Al(III)比例的Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs、Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs和Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs催化过氧化物都可实现地下水中乙苯的快速降解。催化剂中Cu(II)在催化过氧化物中起主导作用，Cu(II)所占的比例越高，含Cu层状金属氢氧化物催化过氧化物对乙苯的降解率和TOC去除率越高：反应6.0h后，Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为3:1:1)催化过硫酸铵体系对乙苯的降解率和TOC去除率分别为98.8％和38.6％；反应后Cu2+溶出量仅为0.097mg·L-1。
实施例2
本实施例利用本发明的一种含Cu层状金属氢氧化物Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化物降解有机污染物中的步骤，比较单独使用过氧化氢、过硫酸钠以及分别使用CuO、MgO和Fe2O3催化过氧化氢、过硫酸钠和本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化氢、过硫酸钠六种体系降解地下水中二恶烷(一种挥发性有机污染物)的降解效率、总有机碳(TOC)去除率和Cu2+溶出量：
A.单独使用过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系一。
B.单独使用过硫酸钠体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钠，pH为7.0；
步骤二，将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系二。
C.CuO催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1CuO后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系三。
D.CuO催化过硫酸钠体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钠，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1CuO后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系四。
E.MgO催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1MgO后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系五。
F.MgO催化过硫酸钠体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钠，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1MgO后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系六。
G.Fe2O3催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1Fe2O3后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系七。
H.Fe2O3催化过硫酸钠体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钠，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1Fe2O3后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系八。
I.Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化氢体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过氧化氢，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系九。
H.Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过硫酸钠体系
步骤一，在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1二恶烷的地下水和2.0mmol·L-1过硫酸钠，pH为7.0；
步骤二，在搅拌状态下加入0.1g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，此为体系十。
经检测得到表2的数据：
表2不同降解体系二恶烷的降解率、TOC去除率及Cu2+溶出量
表2的结果表明，单独使用过氧化氢和过硫酸钠对二恶烷的降解效果不明显；而本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化双氧水和过硫酸钠对可实现地下水中二恶烷的快速、有效降解，反应6.0h后，二恶烷降解率及TOC去除率分别为96.1％、39.7％和93.2％、35.4％，远高于CuO催化过氧化氢和过硫酸钠降解二恶烷的效果；反应后，Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化双氧水和过硫酸钠体系Cu2+溶出量仅为0.086和0.094mg·L-1，远低于含CuO催化双氧水和过硫酸钠体系(2.23和2.01mg·L-1)。
实施例3
本实施例的一种含Cu层状金属氢氧化物Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Fe(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化物降解有机污染物的方法，是对比不同过氧化氢和过硫酸钾浓度下硝基苯(一种半挥发性有机污染物)的降解率、TOC去除率和Cu2+溶出量：
步骤一、分别在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1硝基苯的地表水，分别加入1.0、5.0和10.0mmol·L-1过氧化氢后，调节pH为7.0，上述体系标注为体系一、二和三；分别在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.1mmol·L-1硝基苯的地表水，分别加入1.0、5.0和10.0mmol·L-1过硫酸钾后，调节pH为7.0，上述体系标注为体系四、五和六；
步骤二、在搅拌条件下，分别加入0.05、0.25、0.5、0.05、0.25、0.5g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs(Cu(II):Fe(II):Fe(III)摩尔比为2.5:2.5:1)于体系一、二、三、四、五和六中；将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h。
经检测得到表3的数据：
表3不同过氧化物浓度条件下硝基苯的降解率、TOC去除率及Cu2+溶出量
表3的结果表明，增加过氧化物的浓度可提高硝基苯的降解率及TOC去除率。其中，在过氧化氢和过硫酸钾浓度为10.0mmol·L-1、硝基苯浓度为0.1mmol·L-1的条件下，反应6.0h后，体系三和体系六的硝基苯降解率及TOC的去除率分别达到75.8％、41.1％和66.6％、32.7％；反应后，体系三和体系六中Cu2+溶出量为0.203和0.271mg·L-1。
实施例4
本实施例的一种含Cu层状金属氢氧化物Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化物降解有机污染物的方法，是考察催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)多次重复使用时对染料甲基橙(一种难挥发性有机污染物)的降解率、TOC去除率和Cu2+溶出量：
步骤一、分别在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.02mmol·L-1甲基橙的地表水，加入0.40mmol·L-1过氧化氢后，调节7.0；在搅拌的条件下，加入0.02g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，上述体系标注为体系一；
步骤二、反应后将体系一的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)离心分离，蒸馏水洗净后60℃烘干。重复步骤一，将烘干后的体系一中催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)再次催化过氧化氢降解甲基橙，上述体系标注为体系二；
步骤三、反应后将体系二的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)离心分离，蒸馏水洗净后60℃烘干。重复步骤一，将烘干后的体系二中催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)再次催化过氧化氢降解甲基橙，上述体系标注为体系三；
步骤四、分别在带聚四氟乙烯内衬盖的20mL反应瓶中加入含有0.02mmol·L-1甲基橙的地表水，加入0.40mmol·L-1过硫酸铵后，调节7.0；在搅拌的条件下，加入0.02g·L-1本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)后将反应瓶置于震荡床中，转速为150rpm，温度为25℃，反应时间6.0h，上述体系标注为体系四；
步骤五、反应后将体系四的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)离心分离，蒸馏水洗净后60℃烘干。重复步骤四，将烘干后的体系四中催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)再次催化过硫酸铵降解甲基橙，上述体系标注为体系五；
步骤六、反应后将体系五的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)离心分离，蒸馏水洗净后60℃烘干。重复步骤四，将烘干后的体系五中催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)再次催化过硫酸铵降解甲基橙，上述体系标注为体系六；
经检测得到表4的数据：
表4催化剂重复使用后对甲基橙的降解率、TOC去除率及Cu2+溶出量
体系 甲基橙降解率(％) TOC去除率(％) Cu<sup>2+</sup>溶出量(mg·L<sup>-1</sup>)
体系一 99.5 44.3 0.020
体系二 98.4 42.4 0.019
体系三 98.1 41.9 0.017
体系四 98.9 39.7 0.022
体系五 97.8 38.6 0.021
体系六 97.3 38.4 0.021
表4的结果表明，本发明的催化剂Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)结构稳定，可重复使用。Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化物3次重复使用后仍可实现甲基橙快速降解：体系三和体系六Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs(Cu(II):Mg(II):Al(III)摩尔比为2.5:2.5:1)催化过氧化氢和过硫酸铵对甲基橙的降解率及TOC去除率分别为98.1％、41.9％和97.3％、38.4％；反应后，体系三和体系六Cu2+溶出量为0.017和0.021mg·L-1。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种降解有机污染物的方法，其特征在于步骤为：在含有有机污染物的水体中加入过氧化物，过氧化物与有机污染物的摩尔比为10:1~100:1；在搅拌状态下加入催化剂，所述催化剂为含铜层状金属氢氧化物，催化剂的加入量为0.02~0.5 g·L-1。
2.根据权利要求1所述一种降解有机污染物的方法，其特征在于所述过氧化物为过氧化氢或过硫酸盐。
3.根据权利要求2所述一种降解有机污染物的方法，其特征在于所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述一种降解有机污染物的方法，其特征在于所述含铜层状金属氢氧化物为Cu(II)-Mg(II)-Fe(III)LDHs、Cu(II)-Fe(II)-Fe(III)LDHs和Cu(II)-Mg(II)-Al(III)LDHs类化合物。
5.根据权利要求1所述一种降解有机污染物的方法，其特征在于所述水体中有机污染物为挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物或难挥发性有机污染物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种降解有机污染物的方法，其特征在于所述水体为地下水或地表水。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112551746A (zh) * 2020-11-24 2021-03-26 衢州学院 一种有机硅保护剂生产过程中含镁废水的处理方法
CN113087118A (zh) * 2021-04-30 2021-07-09 湖南大学 去除水体中有机污染物的方法
CN115007205A (zh) * 2022-06-24 2022-09-06 湘潭大学 异硫氰酸甲酯插层类水滑石及其制备方法和应用
CN116062907A (zh) * 2023-02-09 2023-05-05 中国科学院南京土壤研究所 一种水体中PAHs的微生物降解净化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1579622A (zh) * 2003-07-31 2005-02-16 北京化工大学 一种经插层前体制备的高分散铜基氧化催化剂及制备方法
JP2005074368A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Kurita Water Ind Ltd 有機物含有水の処理方法
CN106976949A (zh) * 2017-04-07 2017-07-25 华中科技大学 一种渗沥液生物处理出水的氧化处理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1579622A (zh) * 2003-07-31 2005-02-16 北京化工大学 一种经插层前体制备的高分散铜基氧化催化剂及制备方法
JP2005074368A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Kurita Water Ind Ltd 有機物含有水の処理方法
CN106976949A (zh) * 2017-04-07 2017-07-25 华中科技大学 一种渗沥液生物处理出水的氧化处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
小野嘉夫等: "《固体碱催化》", 31 May 2013, 复旦大学出版社 *
朱洪涛等: "铜镁铝类水滑石的合成及其催化性能研究", 《山东化工》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112551746A (zh) * 2020-11-24 2021-03-26 衢州学院 一种有机硅保护剂生产过程中含镁废水的处理方法
CN113087118A (zh) * 2021-04-30 2021-07-09 湖南大学 去除水体中有机污染物的方法
CN113087118B (zh) * 2021-04-30 2022-03-29 湖南大学 去除水体中有机污染物的方法
CN115007205A (zh) * 2022-06-24 2022-09-06 湘潭大学 异硫氰酸甲酯插层类水滑石及其制备方法和应用
CN115007205B (zh) * 2022-06-24 2023-08-08 湘潭大学 异硫氰酸甲酯插层类水滑石及其制备方法和应用
CN116062907A (zh) * 2023-02-09 2023-05-05 中国科学院南京土壤研究所 一种水体中PAHs的微生物降解净化方法

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