一种基于聚合调控的氧化银催化高锰酸盐去除氯酚的方法

本发明属于污染物去除领域，具体涉及一种基于聚合调控的氧化银催化高锰酸盐去除氯酚的方法。

背景技术：

1、随着现代工业化的推进，农业和工业活动中产生的各种污染物被释放到自然环境中，给水生生物和人类健康造成了很大的生态干扰。特别是氯酚(cps)，作为合成农药、药品、染料、塑料、木材处理剂和其他行业的重要中间体和原料，对环境而言是一类有害的有机化合物。dna氧化损伤、红细胞形态改变和溶血以及癌症的发展与接触氯酚类化合物显著相关。但由于其稳定的芳环结构和卤素基团的钝化作用，在自然环境中表现出较高的持久性。因此，它们能够在水体中持续存在很长一段时间，并由于其半挥发性而进入大气进行远距离传输。在过去的几十年里，cps主要通过人为的方式，特别是通过工业废料的直接排放而沉积在环境中。通常，地表水中总cps的环境浓度范围为0.005至20μg/l，在受污染的流域中高达1000μg/l。

2、目前已经研究了各种化学氧化技术来去除水相中的cps，例如高铁酸盐氧化、氯化、臭氧化和高级氧化工艺(aop)。与其他氧化剂相比，高锰酸盐(mn(vii))是一种很有前途的选择性氧化剂，可有效处理含富电子官能团的有机化合物，且具有成本低、储运方便等优点。但其应用中存在一些缺陷，如在低浓度下氧化能力不足，由于是传统的氧化剂，相对于基于自由基反应的高级氧化过程的技术，对水体的cod去除效果相对较差。应用碳基材料、胶体二氧化锰等非均相催化剂可以通过多种机制显著提高mn(vii)氧化过程对环境污染物的氧化能力，如加强中间反应物质的生成，增强电子转移。然而，相关的催化技术通常只关注对微污染物本身的去除情况，缺乏对降低溶液中cod的关注，而且经mn(vii)处理后部分溶解性氧化产物的水生毒性可能上升，影响污染水体处理效果。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种降解效率高、绿色环保毒性小的基于聚合调控的氧化银催化高锰酸盐去除氯酚类污染物的方法。

2、技术方案：本发明所述的基于聚合调控的氧化银催化高锰酸盐去除氯酚的方法包括以下步骤：

3、(1)将ag2o溶解于溶剂中，得ag2o悬浊液；

4、(2)将高锰酸盐溶解于溶剂中，得高锰酸盐储备液；

5、(3)将ag2o悬浊液加入至含氯酚的溶液中，充分混合后调节ph得混合液；

6、(4)向混合液中加入高锰酸盐储备液，启动聚合反应，氯酚经聚合转化为易分离的憎水性寡聚物，反应结束后将憎水性寡聚物沉淀通过相分离方法去除。

7、进一步地，步骤(1)中，所述ag2o悬浊液中ag2o的浓度为10-20g/l，优选为16g/l。

8、进一步地，步骤(2)中，所述高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸钙或高锰酸铵中的一种或多种，优选为高锰酸钾；所述高锰酸盐储备液中高锰酸盐的摩尔浓度为10-50mmol/l，优选为25mmol/l。

9、进一步地，步骤(1)-步骤(2)中，所述溶剂为水。

10、进一步地，步骤(3)中，所述氯酚包括4-氯酚、2,4-二氯酚、2,5-二氯酚、2,6-二氯酚、3,5-二氯酚、2,4,6-三氯酚或2,3,4,6-四氯酚中的一种或多种，优选为2,4-二氯酚(2,4-dcp)。

11、进一步地，步骤(3)中，所述含氯酚的溶液中氯酚的浓度为10-1000μmol/l。

12、进一步地，步骤(3)中，所述混合液中ag2o浓度为5-80mg/l，优选为20mg/l。

13、进一步地，步骤(3)中，所述混合液的ph值为5.0-9.0，优选为9.0。

14、进一步地，步骤(4)中，所述混合液中加入高锰酸盐储备液后形成的混合溶液中，高锰酸盐的摩尔浓度为氯酚的摩尔浓度的1-4倍，优选为3-4倍。

15、进一步地，步骤(4)中，所述聚合反应的条件为：反应温度为15-30℃，反应时间为20-40min。

16、进一步地，步骤(4)中，所述相分离方法包括过滤或混凝。

17、进一步地，还包括步骤(5)相分离后所得滤液中的ag2o通过调节ph值析出，离心后得可回收利用的ag2o；ph值调节范围为11±0.2。

18、发明原理：在本发明中，利用ag2o提高mn(vii)氧化体系的氧化电位，同时其催化作用强化了破坏氯酚化合物上c-cl键的自由基攻击路径，促使大部分的氯酚污染物在mn(vii)氧化过程中形成酚氧自由基，进而介导了自由基的链式聚合；ag2o催化下高聚合程度的氯酚氧化产物含量显著增加，表明ag2o调控cps向深度聚合方向发展，由于其增大的大分子尺寸和疏水性，所得聚合产物在水溶液中明显表现出可视化的絮凝体，并出现沉淀，可以通过过滤或混凝等简单相分离方法从水生环境中去除聚合物，进而降低溶液中的有机物含量。

19、此外，mn(vii)可以生成不溶性的环境友好还原产物mno2(s)，辅助增强了混凝作用，同时吸附微量金属，然后通过沉淀/过滤去除。因此，本发明中的mn(vii)-ag2o体系是一种高效、绿色的去除氯酚类污染物的方法，ag2o能有效提高mn(vii)的氧化能力，同时具有优良的循环性能和良好的cod去除效果，同时为mn(vii)可处理的其他有机污染物，包括抗生素、雌激素等其他有机污染物，氰化物、氨、羟胺、硫化氢等无机污染物和杀菌提供了一种新思路。

20、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：(1)利用氧化银催化高锰酸盐去除氯酚类污染物的过程中，ag2o将mn(vii)氧化体系的电位提高，从而强化污染物的降解，相对于单独mn(vii)体系氧化能力提升；(2)ag2o调控氯酚通过自由基途径实现深度聚合，聚合物可以通过过滤或混凝沉淀等方式从水体中分离，显著降低溶液的cod，为废水的低碳处理提供了额外的优势；(3)ag2o颗粒介导mn(vii)快速降解氯酚类污染物，兼具良好的循环催化性，解决了寻常还原性活化剂多次使用后失活的问题。

技术特征：

1.一种基于聚合调控的氧化银催化高锰酸盐去除氯酚的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述ag2o悬浊液中ag2o的质量浓度为10-20g/l。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸钙或高锰酸铵中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氯酚包括4-氯酚、2,4-二氯酚、2,5-二氯酚、2,6-二氯酚、3,5-二氯酚、2,4,6-三氯酚或2,3,4,6-四氯酚中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述含氯酚类污染物的溶液中氯酚的浓度为10-1000μmol/l。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合液中ag2o质量浓度为5-80mg/l。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合液的ph值为5.0-9.0。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述混合液中加入高锰酸盐储备液后形成的混合溶液中，高锰酸盐的摩尔浓度为氯酚的摩尔浓度的1-4倍。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述聚合反应的条件为：反应温度为15-30℃，反应时间为20-40min。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤(5)相分离后所得滤液中的ag2o通过调节ph值析出，离心后得可回收利用的ag2o。

技术总结
本发明公开了一种基于聚合调控的氧化银催化高锰酸盐去除氯酚的方法，步骤为：(1)Ag<subgt;2</subgt;O溶解于溶剂中得Ag<subgt;2</subgt;O悬浊液；(2)高锰酸盐溶解于溶剂中得高锰酸盐储备液；(3)将Ag<subgt;2</subgt;O悬浊液加入至含氯酚的溶液中混合后调节pH得混合液；(4)向混合液中加入高锰酸盐储备液，启动聚合反应，反应结束后将所得沉淀通过相分离方法去除。本发明通过在现有高锰酸盐单一的氧化体系中添加氧化银以提高其氧化降解污染物的能力，同时还能促进氯酚聚合为易分离的憎水性寡聚物，进而显著提高了氯酚的降解率。

技术研发人员：曲瑞娟,刘博颖,张胜男,刘明珠,李晓雨,刘致苇,曹文倩,王遵尧
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/23