一種基于摩擦電的污染物降解方法及應用

本發明涉及環境工程，具體地涉及一種抗基于摩擦電的污染物降解方法及應用。

背景技術：

1、工業化和城市化的快速發展，加上世界人口的不斷增長，導致全球水資源污染的急劇增加。合成染料因其在紡織、化妝品、服裝、食品、造紙、橡膠、印刷和塑料等眾多行業中的廣泛應用而被大量生產，其隨之帶來的環境污染問題日益突出。這些染料的大量排放已成為環境污染的主要來源之一，對生態系統和人類健康構成嚴重威脅。由于其穩定性和抗生物降解性，會對水體的透明度和美觀性產生不利影響。這將抑制陽光的穿透，阻礙水生植物的光合作用，增加生物需氧量(bod)和化學需氧量(cod)，并危害生態系統。此外，水生動物食用這些染料可能導致生理紊亂，這些疾病可以通過食物鏈傳播，并導致動物和人類的腎臟、大腦、肝臟、神經和生殖系統功能障礙。傳統的處理技術存在許多缺點，包括在較低濃度下效率低、產生需要額外處理的二次廢物、由于染料的復雜有機結構而無法引起降解以及再生成本高。高級氧化過程(aop)可以將水和廢水中存在的有害和有毒有機和無機污染物去除、滅活或轉化為毒性低于母體分子的次生副產物，是在對傳統水處理技術中經典化學氧化法改革的基礎上而產生的一種新技術高級氧化技術，其本質是利用羥基自由基氧化降解水相中的各種污染物的化學反應。

2、羥基自由基是環境中存在的最有效的活性氧(ros)。大氣、地表水體和海洋中產生的羥基自由基對氧化還原活性物質(包括營養化合物和污染物)的命運有重大影響。羥基自由基由一個氫原子和一個氧原子組成，這使得它們具有高反應性，很容易從其他分子中竊取氫原子形成水分子。羥基自由基與各種水污染物(包括細菌、有機化合物和無機化合物)的自由基反應性仍然是科學和管理機構污染預防在廢水處理過程中感興趣的主題。目前高級氧化過程中自由基的產生主要依賴于fenton(廢水處理技術)和類fenton技術。然而，fenton和類fenton技術存在著幾點不足：1、對ph非常敏感，最佳反應ph通常在2.5-3之間。在這個范圍之外，反應效率會顯著降低，特別是在堿性條件下；2、在反應過程中，fe2+可能與h2o2反應，進而形成不溶性的氫氧化鐵沉淀，大大降低了過氧化氫的使用效率。3、fenton法需要添加大量的h2o2，這不僅會增加處理成本，同時，其化學性質不穩定，在儲存、加工、運輸方面存在的安全隱患。因此，尋找一種綠色、安全、簡易和廉價的羥基自由基生產方法對環境治理具有重要的現實意義。

技術實現思路

1、為解決現有技術中的技術問題，本發明提供一種抗基于摩擦電的污染物降解方法及應用，能夠實現綠色、安全、簡易和廉價的羥基自由基生產，對污水中的污染物進行降解。

2、具體地，本發明包括以下內容。

3、本發明的第一方面，提供一種基于摩擦電的污染物降解方法，其包括以下步驟：

4、步驟s1，提供一種污水處理物，所述污水處理物在污水中進行有氧條件下的超聲處理過程中能與污水中水分子相互摩擦而發生摩擦電效應，使污水中的水分子基于摩擦電效應被氧化進而產生羥基自由基，并且所述污水處理物不與污水中的污染物發生化學反應；步驟s2，將所述污水處理物加入有氧條件下的待處理污水中攪拌均勻，等待進行室溫條件下的超聲處理；步驟s3，對所述待處理污水進行超聲處理，使所述污水處理物與所述待處理污水中的水分子相互摩擦而發生摩擦電效應，使所述待處理污水中的水分子基于摩擦電效應被氧化進而產生羥基自由基。

5、可選地，所述污水處理物為污水處理物為錫紙碎片、鋁顆粒、聚四氟乙烯顆粒和氟化乙烯丙烯共聚物顆粒中的一種，所述錫紙碎片為將錫紙通過機械切割得到的碎片。

6、可選地，所述錫紙碎片的展開表面積為0.25-1cm2。

7、可選地，所述錫紙碎片、所述鋁顆粒、所述聚四氟乙烯顆粒和所述氟化乙烯丙烯共聚物顆粒中的任何一種在所述待處理污水中的質量濃度為0.15-0.5mg/ml。

8、可選地，在有氧氣條件下對所述待處理污水進行超聲處理的時間長度為1.5-3h。

9、可選地，所述超聲處理的超聲頻率為30-50khz。

10、可選地，所述待處理污水為染料污水。

11、可選地，所述染料污水中的染料為甲基橙和/或藏紅t。

12、可選地，所述有氧條件為自然條件下的氣體環境。

13、本發明的第二方面，提供一種根據上述任一項所述的基于摩擦電的污染物降解方法在污水中的污染物降解領域中的應用。

14、本發明技術效果包括但不限于：

15、本發明可以用于污水中染料的降解，通過在染料污水中加入錫紙碎片(或鋁顆粒、聚四氟乙烯顆粒和氟化乙烯丙烯共聚物顆粒中的任何一種顆粒)，在超聲作用下錫紙碎片(或鋁顆粒、聚四氟乙烯顆粒和氟化乙烯丙烯共聚物顆粒中的任何一種顆粒)與水分子基于摩擦電效應產生具有高氧化性能的羥基自由基，羥基自由基與污水中的染料發生氧化反應，從而降解污水中染料，達到凈化水質的作用。

16、本發明與現有技術的羥基自由基產生方法相比，具有以下的優點：(1)本發明在自然有氧及室溫環境下就可以進行，反應條件簡單，適用范圍廣；(2)與(類)fenton法產生h2o2進行污染物降解相比，本發明利用水分子氧化產生的羥基自由基進行污染物降解，更綠色、安全、簡易和廉價，可進行大規模推廣使用。

技術特征：

1.一種基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述污水處理物為錫紙碎片、鋁顆粒、聚四氟乙烯顆粒和氟化乙烯丙烯共聚物顆粒中的一種，所述錫紙碎片為將錫紙通過機械切割得到的碎片。

3.根據權利要求2所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述錫紙碎片的展開表面積為0.25-1cm2。

4.根據權利要求2所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述錫紙碎片、所述鋁顆粒、所述聚四氟乙烯顆粒和所述氟化乙烯丙烯共聚物顆粒中的任何一種在所述待處理污水中的質量濃度為0.15-0.5mg/ml。

5.根據權利要求1所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，在有氧氣條件下對所述待處理污水進行超聲處理的時間長度為1.5-3h。

6.根據權利要求1所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述超聲處理的超聲頻率為30-50khz。

7.根據權利要求1所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述待處理污水為染料污水。

8.根據權利要求7所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述染料污水中的染料為甲基橙和/或藏紅t。

9.根據權利要求1所述的基于摩擦電的污染物降解方法，其特征在于，所述有氧條件為自然條件下的氣體環境。

10.一種根據權利要求1-9任一項所述的基于摩擦電的污染物降解方法在污水中的污染物降解領域中的應用。

技術總結
本發明公開了一種基于摩擦電的污染物降解方法及應用，該方法包括：提供一種污水處理物，其在污水中進行有氧條件下的超聲處理過程中能與水分子相互摩擦而發生摩擦電效應，使水分子基于摩擦電效應被氧化進而產生羥基自由基，并且污水處理物不與污水中的污染物發生化學反應；將污水處理物加入有氧條件下的待處理污水中攪拌均勻，等待進行室溫條件下的超聲處理；對待處理污水進行超聲處理，使污水處理物與待處理污水中的水分子相互摩擦而發生摩擦電效應，使所述待處理污水中的水分子基于摩擦電效應被氧化進而產生羥基自由基。本發明反應條件簡單并且適用范圍廣，與以往的污水處理技術降解污染物相比，更綠色、簡易和廉價。

技術研發人員：黃玲艷,王志杰,林皓,唐家桓,黃紹福,葉銀
受保護的技術使用者：武夷學院
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13