温和条件下NaNO2/复合金属氧化物协同催化降解氯酚类有机废水的研究

氯酚类化合物是一类有毒并且在环境中持久存在的有机污染物，威胁着生态系统的安全和人类的健康，发展经济、有效、环境友好的氯酚类污染物的绿色降解方法是当前的一个发展方向。本项目拟在原有NaNO2催化氧化降解三氯苯酚工作的基础上，结合催化湿式氧化法，通过引入金属离子掺杂的复合金属氧化物催化剂，与NaNO2协同催化，以氧气或空气为氧化剂，探索温和条件下氯酚类污染物的降解方法。筛选复合金属氧化物催化剂活性组分，优化催化剂制备方法，寻找与NaNO2协同催化作用强、流失少、可重复利用的稳定的催化剂和氧化体系。考察不同结构氯酚与反应活性的关系，推测分子断裂规律及氧分子活化规律，探讨复合金属氧化物催化剂与NaNO2协同催化作用机理。

采用新的合成方法制备了10种以TiO2为载体的单分散球形复合金属氧化物催化剂，并通过N2吸附-脱附，扫描电镜（SEM），能量色散谱（EDS）和X射线衍射（XRD）进行了表征。实验结果表明，制备的Cu，La和Mn掺杂的TiO2单分散球形复合金属氧化物与NaNO2耦合，对有机污染物三氯苯酚(TCP)进行催化降解具有较好的去除效果，以TiO2-Cu为例，考察了降解参数如降解温度，降解时间对TCP耦合催化效果的影响，在150℃，0.5 MPa氧压力，TiO2-Cu浓度为3 g/L，与20 μmol NaNO2耦合，反应2小时后，TCP可以达到96%的去除率，同时COD达到73%的去除率，溶液的BOD5/COD由降解之前的0.174提高到0.482，TiO2-Cu复合金属氧化物在连续使用5次之后仍然表现出很好的催化活性。.发展了一种在自然环境中降解氯酚类污染物的方法，以FeCl3/NaNO2为催化剂，空气或氧气为氧化剂，以TCP为模型污染物，TCP/FeCl3/NaNO2物质的量之比为1:1:1时，经过1天的照射即可达到85%的降解效率，延长光照时间到4天，TCP的降解率大于99%，TOC的去除率最高达到83%，氯离子的矿化率达到94%。邻氯苯酚、对氯苯酚、2,4-二氯苯酚、五氯苯酚在该体系中的降解做了初步研究，在100%摩尔比的FeCl3/NaNO2存在时，经过5天太阳光的照射，它们分别达到了96%, 93%, 100%, 31%。在同样的条件下，对氯酚类进行了可见光降解，其中TCP的TOC的去除率最高可达到85%，氯离子的矿化率达到59%。