一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法

本发明属于高级氧化，具体涉及一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，复合了batio3和α-feooh两种材料，构建了基于batio3/α-feooh的压电-类芬顿体系。

背景技术：

1、均相芬顿技术主要是通过芬顿试剂(fe2+/h2o2)产生·oh氧化降解有机污染物，但是，芬顿反应必须在ph小于3的酸性条件下才能较为高效的进行，限制了芬顿技术的实际应用。采用含铁催化剂建立非均相类芬顿体系是解决此缺点的有效策略，但是，低的fe3+/fe2+循环降低了其催化效率。压电效应是材料在外部机械应力的作用下引起形变，导致内部离子的电荷中心发生位移，产生偶极矩和内建电场，同时在相对表面上出现电量相等、极性相反的电荷。压电效应可以有效促进电子和空穴的分离和传输，提高电子和空穴利用率，近年来受到了广泛关注和研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题就是提供一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，将压电材料batio3与含铁材料α-feooh结合，在非均相类芬顿反应中引入压电效应，构建压电-类芬顿体系，通过超声波提供机械能，压电材料在超声波作用下产生电子，促进fe3+/fe2+循环，提高非均相类芬顿反应效率，以增强对有机污染物的降解。

2、采用的技术方案为：

3、一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，包括以下步骤：

4、(1)batio3/α-feooh制备方法：

5、将fe(no3)3·9h2o溶解于去离子水中，剧烈搅拌下逐滴加入koh；再加入batio3粉体得到悬浮液，超声处理后，再置于特氟隆内衬不锈钢高压反应釜中，将高压反应釜置于气浴恒温振荡器中震荡保持6～12小时；

6、反应完后产物用蒸馏水和无水乙醇洗涤纯化，真空干燥，得到batio3/α-feooh复合催化剂；

7、(2)压电-类芬顿体系降解污染物的方法：

8、将batio3/α-feooh复合催化剂置于水相反应体系中，再加入过氧化氢；水相反应体系置于循环冷却水中，在超声作用下进行降解。

9、优选的，所述步骤(1)中，fe(no3)3·9h2o与去离子水的摩尔与体积比为(3～6：5)mmol/ml。

10、优选的，所述步骤(1)中，加入的koh与fe(no3)3·9h2o的摩尔比为49～98：12～24。

11、优选的，所述步骤(1)中，摩尔比ba/fe为1：4～4：1；悬浮液超声处理的时间为20～30min。

12、优选的，所述步骤(1)中，高压反应釜中振荡的温度为80～120℃、转速为159～259rad/min。

13、优选的，所述步骤(1)中，真空干燥于70℃的真空烘箱中干燥24小时。

14、优选的，所述步骤(2)中，batio3/α-feooh复合催化剂的质量与水相反应体系的体积比为20～100mg/100～500ml。

15、优选的，再加入过氧化氢，在水相反应体系的浓度为30～90mmol/l。

16、优选的，循环冷却水控制温度为25～40℃，ph＝7。

17、优选的，超声降解时，功率为100～600w。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、本发明提出了一种基于batio3/α-feooh的压电-类芬顿体系降解污染物的方法，针对限制非均相类芬顿体系氧化效率的fe2+再生问题，复合了batio3和α-feooh两种材料，构建了基于batio3/α-feooh的压电-类芬顿体系，该体系耦合压电效应和类芬顿反应，batio3在超声波的机械能作用下产生压电电子，参与到fe3+/fe2+的转化中，促进fe3+/fe2+循环，解决了非均相类芬顿反应中fe3+/fe2+的持续性循环问题，进而提升对污染物的降解效率。

20、同时，超声引起压电材料的压电极化效应能够加速电子空穴的转移效率，从而提升材料的降解能力。实验证明，batio3/α-feooh压电-类芬顿体系降解水中有机污染物罗丹明b的效率分别是batio3和α-feooh的1.7和2.1倍(反应时间30分钟)。

21、batio3/α-feooh压电-类芬顿体系降解水中去甲金霉素效率是batio3的约1.5倍(反应时间10分钟)，10分钟内即可实现对去甲金霉素(5mg/l,100ml)的完全降解去除。

技术特征：

1.一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，fe(no3)3·9h2o与去离子水的摩尔与体积比为(3～6：5)mmol/ml。

3.根据权利要求1所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，加入的koh与fe(no3)3·9h2o的摩尔比为49～98：12～24。

4.根据权利要求1所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，摩尔比ba/fe为1：4～4：1；悬浮液超声处理的时间为20～30min。

5.根据权利要求1所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高压反应釜中振荡的温度为80～120℃、转速为159～259rad/min。

6.根据权利要求1所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，真空干燥于70℃的真空烘箱中干燥24小时。

7.根据权利要求1所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，batio3/α-feooh复合催化剂的质量与水相反应体系的体积比为20～100mg/100～500ml。

8.根据权利要求7所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，再加入过氧化氢，在水相反应体系的浓度为30～90mmol/l。

9.根据权利要求8所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，循环冷却水控制温度为25～40℃，ph＝7。

10.根据权利要求9所述的一种压电-类芬顿体系降解污染物的方法，其特征在于，超声降解时，功率为100～600w。

技术总结本发明属于高级氧化技术领域，具体涉及一种压电‑类芬顿体系降解污染物的方法，复合了BaTiO<subgt;3</subgt;和α‑FeOOH两种材料，构建了基于BaTiO<subgt;3</subgt;/α‑FeOOH的压电‑类芬顿体系。该体系耦合压电效应和类芬顿反应，BaTiO<subgt;3</subgt;在超声波的作用下产生压电电子，参与到Fe<supgt;3+</supgt;/Fe<supgt;2+</supgt;的转化中，促进Fe<supgt;3+</supgt;/Fe<supgt;2+</supgt;循环，解决了非均相类芬顿反应中Fe<supgt;3+</supgt;/Fe<supgt;2+</supgt;的持续性循环问题，进而提升对污染物的降解效率。超声引起压电材料的压电极化效应能够加速电子空穴的转移效率，从而提升材料的降解能力。实验证明，BaTiO<subgt;3</subgt;/α‑FeOOH压电‑类芬顿体系降解水中有机污染物罗丹明B的效率分别是BaTiO<subgt;3</subgt;和α‑FeOOH的1.7和2.1倍(反应时间30分钟)。技术研发人员：陈清华,尹冰杰,辛言君受保护的技术使用者：青岛农业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18