多羟基亚铁耦合臭氧同步去除重金属和有机物 -——以Cu(Ⅱ)-EDTA去除为例
邰伟
叶国杰
何群彪
吴德礼
同济大学环境科学与工程学院,上海 200092
摘要：重金属-有机络合物废水因其难以被生物降解,是工业废水治理的重要难题之一.首次提出采用还原和络合能力更强的多羟基结构态亚铁(FHC)还原破络Cu(Ⅱ)-EDTA以去除铜.利用原位生成的CuFe2O4、Cu2O等活性金属催化臭氧(O3)生成·OH,促进有机配体的完全矿化,最终实现重金属和有机配体的同步去除.在优化条件下,当FHC的[Fe2+]∶[OH-]配比为1∶3,投加量为2 mmol/L,O3剂量为10 mg/min时,可在60 min内将0.2 mmol/L Cu(Ⅱ)-EDTA中的铜和有机配体完全去除,且无残留铁存在.当[FHC(1∶3)]∶[Cu(Ⅱ)-EDTA]高于5∶1时,可确保铜被完全破络去除,并且通过提高FHC中[OH-]的比例,而非增加FHC投加量,可以提高Cu(Ⅱ)-EDTA破络去除的经济性.研究表明,该工艺不受Cl-、NO3-、SO42-等常见阴离子的影响,具备良好的抗环境干扰能力.破络后原位生成的CuFe2O4、Cu2O以及臭氧催化氧化后形成的Fe3O4均具有磁性,具备磁力分离的潜力.电子自旋共振(EPR)结果证实了原位生成产物可催化O3产生·OH、1O2和·O2-.淬灭实验结果显示,加入叔丁醇(TBA)后EDTA的去除率从100.0％降至57.7％,间接证明·OH参与了 EDTA的降解.基于LC-MS的分析结果证明,FHC还原破络Cu(Ⅱ)-EDTA形成乙二胺四乙酸铁(Fe-EDTA),通入O3后,Fe-EDTA中的N—C键被·OH和O3破坏,连续脱羧形成三乙酸乙二胺铁(Fe-ED3A)、二乙酸乙二胺铁(Fe-ED2A)、甘氨酸、次氮基三乙酸铁(Fe-NTA)和次氮基三乙酸(NTA)等中间产物,或进一步通过乙酸基团取代形成亚胺二乙酸铁(Fe-IMDA)和亚胺二乙酸(IMDA),并最终矿化为CO2和H2O.该技术对于重金属-有机络合物废水治理具有借鉴参考意义.
关键词：原位催化多羟基结构态亚铁臭氧催化氧化重金属-有机络合物同步去除
分类号：X703(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(52170091)国家自然科学基金(42377390)
论文发表日期：2025-02-27
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 113-126 )
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