一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法技術

一種利用C?MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，涉及一種去除水中全氟辛酸的方法。本發明專利技術的目的是要解決現有去除水中全氟辛酸的技術存在去除效率低和運行能耗高的問題。方法：一、將活性炭、石墨納米顆粒、碳納米管或石墨烯納米片在水中超聲震蕩10min～18min后取出，再投入高錳酸鹽溶液中，在攪拌條件下反應4h～6h，反應溫度為65℃～75℃，反應結束后，過濾收集得到C?MnO2復合材料；二、將C?MnO2復合材料投入到含全氟辛酸的水中，并投加雙氧水，反應進行10min～20min，過濾收集C?MnO2復合材料，完成去除水中的全氟辛酸。本發明專利技術可獲得一種利用C?MnO2復合材料高效去除水中全氟辛酸的方法。

【技術實現步驟摘要】
一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法
本專利技術涉及一種去除水中全氟辛酸的方法。
技術介紹
全氟辛酸(PFOA)作為全氟化合物(PFCs)的一種，具有優良的熱穩定性、化學穩定性、疏水性和疏油性，被廣泛應用于滅火劑、潤滑劑和乳化劑等產品中。然而，由于PFOA具有極為穩定的化學性質，無法在自然環境中發生降解，并可以在體內富集，對人體產生毒害作用。因此，PFOA已經成為近年來環境工程領域重點關注和研究的難降解有機污染物之一。常用的水處理方法有活性污泥法和厭氧消化等，均對PFOA的去除效率不高。膜過濾和顆粒活性炭等深度處理方法已被證明能夠對PFOA進行有效去除，其他深度處理技術，如離子交換和反滲透等也對PFOA具有較好的處理效果，但這些方法并不能對PFOA進行有效降解，從而帶來后續處理問題。對于PFOA的有效降解方法主要分為超聲波降解、氧化和還原三種。超聲波降解反應通過微氣泡破裂時，在氣液界面處產生的高溫(>800K)對污染物進行降解。在超聲波降解反應中，PFOA在氣液交界面處發生熱解，并礦化成F-、SO42-、CO和CO2等產物。氧化反應主要通過產生的自由基對PFOA的含氟基團進行氧化去除，常用方法包括過硫酸鹽光解反應、磷鎢酸光催化和紫外催化降解等。然而，氧化降解通常只能去除部分-CF2-，生成仍然難以去除的較短碳鏈的PFOA。還原反應通過還原PFOA中的F元素，對PFOA進行礦化。礦化反應產物需要進行進一步氧化降解，以達到對PFOA完全去除的目的。通常采用的方法包括UV-KI光解反應和Fe(0)還原等。如前所述，應用氧化法去除PFOA，產物通常為含有較短碳鏈的PFOA，仍然難于降解。還原法只能去除F離子，需要后續氧化反應進一步處理。而超聲波降解法由于需要在反應體系中持續提供超聲，無法在水廠或受污染的水體中進行大規模應用。
技術實現思路
本專利技術的目的是要解決現有去除水中全氟辛酸的技術存在去除效率低和運行能耗高的問題，而提供一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法。一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，具體是按以下步驟完成的：一、將碳材料放入水中，超聲震蕩10min～18min后取出，再投入高錳酸鹽溶液中，在攪拌條件下反應4h～6h，反應溫度為65℃～75℃，反應結束后，過濾收集得到C-MnO2復合材料；二、將C-MnO2復合材料投入到含全氟辛酸的水中，并投加雙氧水，反應進行10min～20min，過濾收集C-MnO2復合材料，完成去除水中的全氟辛酸。本專利技術步驟一中生成C-MnO2復合材料的當量反應為：所述的碳材料為活性炭、石墨納米顆粒、碳納米管或石墨烯納米片；所述的高錳酸鹽溶液中高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉；所述的高錳酸鹽溶液的濃度為0.08mol/L～0.12mol/L；所述的碳材料的質量與高錳酸鹽溶液的體積的比為0.8g～1.2g:200mL；所述的雙氧水中H2O2的質量分數為30％，所述的H2O2與含全氟辛酸的水的體積比為0.5mL～1mL：100mL；所述的C-MnO2復合材料的質量與含全氟辛酸的水的體積的比為10mg～15mg:100mL。本專利技術的優點：一、本專利技術一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，利用MnO2與H2O2發生催化反應，一方面產生O2·-，對PFOA進行礦化，將PFOA分解為F離子；另一方面，產生大量O2，推動復合材料顆粒在水中高速運動，無需機械攪拌即可實現對PFOA的高效去除，提高處理效率，降低運行能耗；當水中PFOA初始濃度為100μg/L時，本專利技術對于PFOA的去除率可達到80％；二、C-MnO2復合材料中的C，一方面可以對MnO2起到吸附和承載的作用；另一方面，由于C的質量比較輕，可以保證在O2的推動作用下，復合材料顆粒在水中高速運動，代替機械攪拌。本專利技術可獲得一種利用C-MnO2復合材料高效去除水中全氟辛酸的方法。附圖說明圖1是以石墨烯納米片和高錳酸鉀為原材料合成的C-MnO2復合材料對于全氟辛酸的去除效果曲線；圖2是以石墨烯納米片和高錳酸鉀為原材料合成的C-MnO2復合材料的投射電鏡圖。具體實施方式具體實施方式一：本實施方式是一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，具體是按以下步驟完成的：將C-MnO2復合材料投入到含全氟辛酸的水中，并投加雙氧水，反應進行10min～20min，過濾收集C-MnO2復合材料，完成去除水中的全氟辛酸；所述的雙氧水中H2O2的質量分數為30％，所述H2O2與含全氟辛酸的水的體積比為0.5mL～1mL：100mL；所述的C-MnO2復合材料的質量與含全氟辛酸的水的體積的比為10mg～15mg:100mL。本實施方式一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，利用MnO2與H2O2發生催化反應，一方面產生O2·-，對PFOA進行礦化，將PFOA分解為F離子；另一方面，產生大量O2，推動復合材料顆粒在水中高速運動，無需機械攪拌即可實現對PFOA的高效去除，提高處理效率，降低運行能耗；當水中PFOA初始濃度為100μg/L時，本實施方式一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，對于PFOA的去除率可達到80％；C-MnO2復合材料中的C，一方面可以對MnO2起到吸附和承載的作用；另一方面，由于C的質量比較輕，可以保證在O2的推動作用下，復合材料顆粒在水中高速運動，代替機械攪拌。本實施方式可獲得一種利用C-MnO2復合材料高效去除水中全氟辛酸的方法。具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同點是：所述的C-MnO2復合材料是按以下步驟制備的：將碳材料放入水中，超聲震蕩10min～18min后取出，再投入高錳酸鹽溶液中，在攪拌條件下反應4h～6h，反應溫度為65℃～75℃，反應結束后，過濾收集得到C-MnO2復合材料；所述的高錳酸鹽溶液的濃度為0.08mol/L～0.12mol/L；所述碳材料的質量與高錳酸鹽溶液的體積的比為0.8g～1.2g:200mL。本實施方式C-MnO2復合材料的當量反應為：本實施方式制備得到的C-MnO2復合材料中MnO2的質量分數為65％～70％，且在C-MnO2復合材料中MnO2吸附在C表面。其他步驟與具體實施方式一相同。具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同點是：所述的碳材料為活性炭、石墨納米顆粒、碳納米管或石墨烯納米片。其他步驟與具體實施方式一或二相同。具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同點是：所述碳材料的質量與高錳酸鹽溶液的體積的比為1g:200mL。其他步驟與具體實施方式一至三相同。具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同點是：所述高錳酸鹽溶液中高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉。其他步驟與具體實施方式一至四相同。具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同點是：所述高錳酸鹽溶液的濃度為0.1mol/L。其他步驟與具體實施方式一至五相同。具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同點是：所述的C-MnO2復合材料的質量與含全氟辛酸的水的體積的比為12mg:100mL。其他步驟與具體實施方式一至六相同。具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同點是：所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種利用C?MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：將C?MnO2復合材料投入到含全氟辛酸的水中，并投加雙氧水，反應進行10min～20min，過濾收集C?MnO2復合材料，完成去除水中的全氟辛酸；所述的雙氧水中H2O2的質量分數為30％，所述H2O2與含全氟辛酸的水的體積比為0.5mL～1mL：100mL；所述的C?MnO2復合材料的質量與含全氟辛酸的水的體積的比為10mg～15mg:100mL。

【技術特征摘要】
1.一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：將C-MnO2復合材料投入到含全氟辛酸的水中，并投加雙氧水，反應進行10min～20min，過濾收集C-MnO2復合材料，完成去除水中的全氟辛酸；所述的雙氧水中H2O2的質量分數為30％，所述H2O2與含全氟辛酸的水的體積比為0.5mL～1mL：100mL；所述的C-MnO2復合材料的質量與含全氟辛酸的水的體積的比為10mg～15mg:100mL。2.根據權利要求1所述的一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，其特征在于所述的C-MnO2復合材料是按以下步驟制備的：將碳材料放入水中，超聲震蕩10min～18min后取出，再投入高錳酸鹽溶液中，在攪拌條件下反應4h～6h，反應溫度為65℃～75℃，反應結束后，過濾收集得到C-MnO2復合材料；所述的高錳酸鹽溶液的濃度為0.08mol/L～0.12mol/L；所述的碳材料的質量與高錳酸鹽溶液的體積的比為0.8g～1.2g:200mL。3.根據權利要求2所述的一種利用C-MnO2復合材料去除水中全氟辛酸的方法，其特征在于所述的碳材料為活性炭、石墨納米顆粒、碳納米管或石墨烯納米片。4.根據權利要求2或3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬軍，何旭，孫博，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23