一种基于四硫化三铁活化过硫酸盐降解水体中环境激素双酚A的方法与流程

本发明属于环境有机污染物降解技术领域，具体涉及一种基于四硫化三铁活化过硫酸盐降解水体中环境激素双酚a的方法。

背景技术：

双酚a，英文简写为bpa，在工业上被广泛用于合成聚碳酸酯和环氧树脂等材料，甚至被用于制造塑料瓶、吸口杯和饮料罐内侧涂层等。bpa无处不在，从我们生活中的塑料水瓶到医疗设备都有它的身影。但是，经研究发现bpa是一种环境激素，能够导致内分泌失调，威胁着人类尤其是胎儿和幼童的健康。多国政府在近来已经禁止bpa在奶瓶中的使用。但是，随着工业的发展和生活中塑料垃圾的排放，bpa在工业源水体和生活水体中随处可见。

高级氧化技术(aops)具有氧化能力强、选择性小、反应速率快和处理效率高等特点。其中，基于活化过硫酸盐产生硫酸根自由基的高级氧化技术由于氧化剂是固体容易储存、产生的硫酸根自由基氧化电位高和停留时间长等特点，在水体修复中备受学者和工程师关注。

传统的基于过硫酸盐的高级氧化处理技术主要依赖于光能、热能或者过渡金属等均相活化过程，因此常常需要额外的能量，或者添加的过渡金属(如钴、铜等)具有一定的毒性。因此，开发具有环境友好、效率高的非均相催化剂目前是科学界和工程界的研究热点之一。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于四硫化三铁活化过硫酸盐降解水体中环境激素双酚a的方法。

本发明旨在解决传统均相高级氧化水处理方法中材料难以回收、易造成环境二次污染和易受氯离子等阴离子影响的缺点，以及以零价铁为主的非均相材料费用高昂和不易保存等问题，提出了一种基于四硫化三铁活化过硫酸盐降解水体中环境激素双酚a的方法。本发明的方法具有降解效率高、成本低廉、操作简单、没有二次污染和有效克服水体中氯离子影响等特点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于四硫化三铁活化过硫酸盐降解水体中环境激素双酚a的方法，包括如下步骤：

常温下，向含有环境激素双酚a的污染水体中投加过硫酸盐(或过硫酸盐水溶液)，均匀搅拌，加入四硫化三铁作为催化剂，然后混匀反应，从而对水体中有机污染物进行有效降解。间隔一段时间取样测试分析，计算污染物的去除效率。

优选的，所述的过硫酸盐包括过二硫酸盐和过一硫酸盐中的至少一种；可以是过二硫酸钠，过二硫酸氢氨、过一硫酸氢钾、过一硫酸氢氨、过一硫酸氢钠的至少一种。

优选的，所述的四硫化三铁的合成方法可以为：按比例变化地，3mmol的六水合三氯化铁和6mmol的硫脲溶解在60ml的乙二醇中，然后放置到高压反应釜中，180℃加热12h，最后离心分离，用甲醇和水清洗后，冷冻干燥。

优选的，上述水体中有机污染物的浓度为5～500mg/l；更优选为5～10mg/l。

优选的，上述水体反应体系中过硫酸盐的浓度为0.4～8mm；更优选为0.4～0.8mm；

优选的，上述水体反应体系中四硫化三铁的浓度为20～400mg/l；更优选为20～40mg/l。

更优选的，上述水体反应体系中双酚a、过硫酸盐与四硫化三铁的比值为5mg：0.4mmol：20mg。

优选的，所述的混匀反应的时间为60～300min；更优选为60min。

优选的，上述水体中氯离子的浓度为0～200mg/l。

优选的，该方法中对环境激素双酚a降解后，含铁材料四硫化三铁可以回收后再次应用。

具体的，利用强磁性的磁铁进行磁力回收四硫化三铁以供再次使用。

本发明的机理是：

本发明中利用四硫化三铁作为非均相催化材料，可以有效活化过硫酸盐产生硫酸根自由基高效的降解水体中的环境激素bpa。该材料易制备获得，催化效果高效，性价比高，易储存，不易变质，同时具有所含元素无害的特点。目前应用该材料活化过二硫酸盐和过一硫酸盐产生自由基降解环境激素的研究或者专利还未发现。同时，在以往的研究中，鲜有含铁材料在能够高效活化过二硫酸盐的同时还能活化过一硫酸盐。同时，水体含有较高浓度的氯离子对四硫化三铁活化过硫酸盐降解污染物的影响不大。因此，本发明专利提出应用fe3s4活化过硫酸盐的方法，能够高效降解水体中有机污染物。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明提供了一种新的应用于受环境激素双酚a污染水体的治理方法，具体就是通过向受污染水体投加fe3s4和过硫酸盐，并均匀搅拌，降解污染物。

(2)本发明中所应用的材料不会产生二次污染，同时不需要提供光、超声等额外能量，节省能源，并且操作简便，易于推广。

(3)本发明的方法利用四硫化三铁为活化剂，过硫酸盐(包括过二硫酸盐和过一硫酸盐)为氧化剂，降解水体中的单一或者复合有机污染物，其中，双酚a的去除率达95％以上，最高可达98％。本发明的反应条件在常温常压下即可进行，同时可以利用磁力回收材料，适用ph范围广，效率高，环境友好。在水体有机污染物修复方面具有较高的应用前景。

附图说明

图1是所制备fe3s4的xrd图。

图2是所制备fe3s4的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明实施例双酚a作为典型的水体中环境激素。双酚a同时也是典型的难生物降解污染物。

实施例中所述的四硫化三铁(fe3s4)的合成方法为：按比例变化地，3mmol的六水合三氯化铁和6mmol的硫脲溶解在60ml的乙二醇中，然后放置到高压反应釜中，180℃加热12h，最后离心分离，用甲醇和水清洗后，冷冻干燥，得到四硫化三铁(fe3s4)。

所制备fe3s4的xrd图如图1所示，扫描电镜图如图2所示。

从图1、图2中可知，四硫化三铁材料被成功合成。该材料虽然在别的文献中合成过，但是从未有相关文献或者专利报道过利用四硫化三铁活化过硫酸盐产生自由基降解水体中的有机污染物。因此，四硫化三铁/过硫酸盐体系用于水体中有机污染物的去除。

实施例1

在5mg/lbpa污染水体中加入过二硫酸钠，使得过二硫酸钠浓度为0.4mm，并加入fe3s4，使得该材料浓度为0.02g/l。60min内，该污染物的去除率都达到98％。然而，当只添加过二硫酸钠或者只添加fe3s4时候，污染物的去除率都小于2％。

实施例2

同实施例1，把过二硫酸钠换成过一硫酸氢钾，60min内，该污染物的去除率都达到95％。然而，当只添加过二硫酸钠或者只添加fe3s4时候，污染物的去除率都小于2％。

实施例3

在10mg/lbpa污染水体中加入过二硫酸钠，使得过二硫酸钠浓度为0.8mm，并加入fe3s4，使得该材料浓度为0.04g/l。60min内，该污染物的去除率都达到98％。

实施例4

在5mg/lbpa污染水体中加入过二硫酸钠，水体中的氯离子浓度为200mg/l，过二硫酸钠浓度为0.4mm，并加入fe3s4，使得该材料浓度为0.02g/l，60min内，该污染物的去除率可达到98％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。