吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310680508.X(22)申请日 2023.06.09(71)申请人 西安交通大学地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人 杨鸿辉石博方章皓文汪梦琴李航付小洁方钱玮蔡思宇张国强舒家楠(74)专利代理机构 西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙)61249专利代理师 强宏超(51)Int.Cl.C02F 1/72(2023.01)C02F 1/28(2023.01)B01J 20/26(2006.01)B01J 20/34(2006.01)C02F 101/30(20。

2、06.01)C02F 103/30(2006.01)(54)发明名称一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法(57)摘要本发明公开一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，先将金属掺杂聚苯胺吸附剂用于染料废水中染料分子的富集和分离，再将吸附有染料分子的吸附剂置于小体积水中制备成悬浮溶液，后加入一定量氧化剂进行非均相Fenton反应，将吸附剂表面的染料分子进行降解和矿化。本发明利用聚苯胺中掺杂的金属离子为催化活性位点，可在聚苯胺表面催化双氧水、过硫酸盐等氧化剂产生强氧化性活性自由基，如羟基自由基、硫酸根自由基等，对其所吸附的染料分子进行氧化降解。该法能够有效避免传统聚苯胺吸附工艺后端脱附液的。

3、处理和吸附剂的再生过程，表现出巨大的应用前景和价值。权利要求书1页 说明书4页CN 116605975 A2023.08.18CN 116605975 A1.一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：以金属掺杂聚苯胺为吸附剂，进行废水中染料分子的富集和分离，然后联合高级氧化技术在染料分子周围产生强氧化性活性自由基，实现染料分子的降解和矿化。2.根据权利要求1所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：吸附耦合高级氧化技术主要通过金属掺杂聚苯胺吸附剂来实现。3.根据权利要求1所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于包括以下步骤：1)将金属掺杂聚苯胺吸附。

4、剂均匀分散于染料废水中，吸附若干时间；2)将吸附有染料分子的吸附剂从废水中分离；3)将上述吸附剂置于水中制备成悬浮溶液；4)向上述悬浮液加入一定量氧化剂，反应若干时间，将染料分子进行降解和矿化；5)固液分离上述悬浮溶液，金属掺杂聚苯胺继续用于染料分子的富集和分离。4.根据权利要求3所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：所述步骤1)中金属掺杂聚苯胺吸附剂与废水质量比在1：(1001000)，分散方式包括但不限于超声、搅拌和振荡，吸附时间在1300min。5.根据权利要求3所述的吸吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：所述步骤3)中悬浮溶液中固液质量比在1：(5 。

5、50)。6.根据权利要求3所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：所述步骤4)中所用氧化剂为双氧水、过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或几种，反应时间为101440min。7.根据权利要求3所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：所述步骤4)中氧化剂投加浓度为(0.0110)molL1，投加方式包括但不限于以液体或固体形态进行一次性、分批次投加或逐滴加入。8.根据权利要求3所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，其特征在于：金属掺杂聚苯胺吸附剂为过渡金属Fe、Co或Cu掺杂的聚苯胺吸附剂。9.权利要求3所述的吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法在净化阴离。

6、子染料废水中的应用。权利要求书1/1 页2CN 116605975 A2一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法技术领域0001本发明属于环境污染控制和水处理领域，涉及一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法。背景技术0002水污染问题是当今生态环境面临的主要问题。其中，染料废水因成分复杂、有机物浓度高、可生化性差等，是当前需要解决的污染水体之一。吸附法因具备操作简单、能耗低等优点，在染料废水的处理方面具有重要的应用价值。聚苯胺材料作为一种常见的吸附剂，已被用于阴离子染料废水的处理CN103861571B。但聚苯胺吸附法处理染料废水，不仅需要碱洗脱附、酸洗再生的工艺过程来实现吸附剂的循环利。

7、用，而且无法实现染料污染物的彻底去除。发明内容0003针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，不仅能够实现染料分子的去除和降解，还简化了吸附剂的再生过程。0004本发明是通过以下技术方案来实现：0005一种吸附耦合高级氧化技术用于染料降解的方法，以金属掺杂聚苯胺为吸附剂，进行废水中染料分子的富集和分离，然后联合高级氧化技术在染料分子周围产生强氧化性活性自由基，实现染料分子的降解和矿化。0006进一步，吸附耦合高级氧化技术主要通过金属掺杂聚苯胺吸附剂来实现。0007进一步，包括以下步骤：00081)将金属掺杂聚苯胺吸附剂均匀分散于染料废水中，吸附若干。

8、时间；00092)将吸附有染料分子的吸附剂从废水中分离；00103)将上述吸附剂置于水中制备成悬浮溶液；00114)向上述悬浮液加入一定量氧化剂，反应若干时间，将染料分子进行降解和矿化；00125)固液分离上述悬浮溶液，金属掺杂聚苯胺继续用于染料分子的富集和分离。0013进一步，所述步骤1)中金属掺杂聚苯胺吸附剂与废水质量比在1：(100 1000)，分散方式包括但不限于超声、搅拌和振荡，吸附时间在1300min。0014进一步，所述步骤3)中悬浮溶液中固液质量比在1：(550)。0015进一步，所述步骤4)中所用氧化剂为双氧水、过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或几种，反应时间为101440mi。

9、n。0016进一步，所述步骤4)中氧化剂投加浓度为(0.0110)molL1，投加方式包括但不限于以液体或固体形态进行一次性、分批次投加或逐滴加入。0017进一步，所述金属掺杂聚苯胺吸附剂为过渡金属Fe、Co或Cu掺杂的聚苯胺吸附剂。0018与现有聚苯胺吸附法去除染料污染物相比，本发明具有以下有益的技术效果：00191、本发明通过吸附耦合高级氧化技术，可实现染料分子在吸附剂表面的原位降说明书1/4 页3CN 116605975 A3解，同时释放吸附位点。目前，聚苯胺吸附工艺需要先对吸附的染料分子进行脱附，然后再对脱附液进行处理。与此相比，本法不仅无需脱附工艺流程，而且无高浓度脱附液的产生，表现。

10、出巨大的应用前景和价值。00202、本发明利用聚苯胺中掺杂的金属离子为催化活性位点，可在聚苯胺表面催化双氧水、过硫酸盐等氧化剂产生强氧化性活性自由基，如羟基自由基、硫酸根自由基等，对其所吸附的染料分子进行氧化降解，实现污染物的去除和吸附位点的再生。将脱附、再生、脱附液处理三个工艺合并为一个工艺，在实际应用中更具备操作上的便易性。00213、本发明利用高级氧化技术却无需添加额外的催化剂，主要通过聚苯胺中掺杂的过渡金属离子的非均相芬顿、类芬顿反应活性，来实现强氧化性活性自由基的产生。且由于染料分子被富集到吸附剂表面，所以能够通过控制反应体系大小来保持氧化剂浓度在较高水平，在提高活性自由基产生浓度的。

11、同时又缩短其迁移距离，提高反应效率。具体实施方式0022下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。0023本发明将吸附法与高级氧化技术相结合，以此来实现废水中染料分子的降解。0024首先，将金属掺杂聚苯胺吸附剂投入废水中，进行染料分子的吸附和富集。然后，将吸附有染料的吸附剂分散于小体积净水中，然后加入氧化剂，使其与掺杂的金属离子发生催化反应，产生强氧化性活性自由基，进而实现被吸附污染物的原位降解和吸附位点的释放。以铁掺杂聚苯胺吸附剂为例，主要涉及反应方程如下：0025(1)Fe2+H2O2Fe3+OH+OH0026(2)Fe3+H2O2Fe2+HO2+H+。

12、0027(3)OH+OrganicCO2+H2O+0028其中Organic表示被吸附的污染物，表示吸附位点或掺杂位点。0029本发明中的染料降解方法与传统聚苯胺吸附法相比，均能实现废水中染料分子的高效去除。但本发明可进一步将被吸附的染料分子降解和矿化，而传统聚苯胺吸附法会产生高浓度的染料脱附液，需进一步处理。0030本发明涉及的金属掺杂聚苯胺吸附剂是以先将聚苯胺进行碱化处理，然后浸渍于金属盐溶液中进行金属的掺杂改性，洗涤、干燥、研磨后得到金属掺杂的聚苯胺吸附剂。金属盐溶液为铁盐、亚铁盐、钴盐、铜盐等，其离子浓度为1.01061.0101molL1,浸渍方式包括但不限于静置、超声分散、搅拌、振。

13、荡等，浸泡时间为0.0124h。0031实施例100321)将0.2g聚苯胺粉末加入到纯水中，调节并保持其pH值至10左右，然后磁力搅拌0.5h。搅拌结束后，分离出聚苯胺固体并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，进一步将聚苯胺转移至20mL0.1molL1硫酸亚铁溶液中，室温下磁力搅拌1h。然后，将聚苯胺样品分离出并用纯水充分洗涤，置于60烘箱中干燥、研磨后，获得亚铁掺杂的聚苯胺吸附剂粉末。00332)称取上述吸附剂粉末0.1g，投加到100mL初始浓度为20mgL1的酸性红G染料溶液中，磁力搅拌90min，然后测定溶液中染料的去除率可达95以上。00343)将吸附剂从上述溶液中分离，转移到10mL。

14、纯水中，加入10mmolL1的双氧水后说明书2/4 页4CN 116605975 A4磁力搅拌2h，然后进行分离、洗涤，得到染料分子被降解后的吸附剂。使用该吸附剂重复步骤2)，染料去除率可达95以上。00354)重复步骤2)得到吸附有酸性红G的吸附剂，纯水洗涤后不进行其它处理，继续重复步骤2)，染料去除率下降至75。0036实施例200371)将0.2g聚苯胺粉末加入到纯水中，调节并保持其pH值至10左右，然后磁力搅拌0.5h。搅拌结束后，分离出聚苯胺固体并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，进一步将聚苯胺转移至20mL0.1molL1硫酸亚铁溶液中，室温下磁力搅拌1h。然后，将聚苯胺样品分离出并用。

15、纯水充分洗涤，置于60烘箱中干燥、研磨后，获得亚铁掺杂的聚苯胺吸附剂粉末。00382)称取上述吸附剂粉末0.1g，投加到100mL初始浓度为20mgL1的酸性红G染料溶液中，调节pH4后，磁力搅拌90min，然后测定溶液中染料的去除率可达95以上。00393)将吸附剂从上述溶液中分离，转移到10mL纯水中，调节其pH4，然后加入10mmolL1的双氧水后磁力搅拌90min，进行分离、洗涤，得到染料分子被降解后的吸附剂。使用该吸附剂重复步骤2)，重复循环4次后，染料去除率可达95以上。00404)重复步骤2)得到吸附有酸性红G的吸附剂，纯水洗涤后不进行其它处理，继续重复步骤2)，重复循环4次后，。

16、染料去除率下降至33。0041实施例300421)将0.2g聚苯胺粉末加入到纯水中，调节并保持其pH值至10左右，然后磁力搅拌0.5h。搅拌结束后，分离出聚苯胺固体并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，进一步将聚苯胺转移至20mL0.1molL1硫酸钴溶液中，室温下磁力搅拌1h。然后，将聚苯胺样品分离出并用纯水充分洗涤，置于60烘箱中干燥、研磨后，获得钴掺杂的聚苯胺吸附剂粉末。00432)称取上述吸附剂粉末0.1g，投加到100mL初始浓度为20mgL1的酸性红G染料溶液中，磁力搅拌90min，然后测定溶液中染料的去除率可达95以上。00443)将吸附剂从上述溶液中分离，然后转移到10mL纯水中，加。

17、入10mmolL1的过一硫酸钾(KHSO5)后磁力搅拌2h，然后进行分离、洗涤，得到染料分子被降解后的吸附剂。使用该吸附剂重复步骤2)，染料去除率依然可达95以上。00454)重复步骤2)得到吸附有酸性红G的吸附剂，纯水洗涤后不进行其它处理，继续重复步骤2)，染料去除率下降至75。0046实施例400471)将0.2g聚苯胺粉末加入到纯水中，调节并保持其pH值至10左右，然后磁力搅拌0.5h。搅拌结束后，分离出聚苯胺固体并用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，进一步将聚苯胺转移至20mL0.1molL1硫酸铜溶液中，室温下磁力搅拌1h。然后，将聚苯胺样品分离出并用纯水充分洗涤，置于60烘箱中干燥、研磨。

18、后，获得钴掺杂的聚苯胺吸附剂粉末。00482)称取上述吸附剂粉末0.1g，投加到100mL初始浓度为20mgL1的酸性红G染料溶液中，磁力搅拌90min，然后测定溶液中染料的去除率可达95以上。00493)将吸附剂从上述溶液中分离，然后转移到10mL纯水中，加入10mmolL1的双氧水后磁力搅拌2h，然后进行分离、洗涤，得到染料分子被降解后的吸附剂。使用该吸附剂重复步骤2)，染料去除率依然可达95以上。00504)重复步骤2)得到吸附有酸性红G的吸附剂，纯水洗涤后不进行其它处理，继续重说明书3/4 页5CN 116605975 A5复步骤2)，染料去除率下降至75。说明书4/4 页6CN 116605975 A6。