[發明專利]一種控制臭氧氧化飲用水處理過程中溴酸根生成量的方法

無效

• 申請號: 200710072234.7
• 申請日: 2007-05-21
• 公開（公告）號: CN101050036A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 馬軍;張濤;陳偉鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F1/78;C02F1/28;C02F1/50;B01J23/83;B01J23/34;B01J23/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種控制溴酸根生成量的方法，具體涉及一種使用固體催化劑減少臭氧氧化含溴離子水時溴酸根生成量的方法。

背景技術

近年來，地表水廠使用臭氧作為飲用水氧化除污染措施的情況越來越多。若地表水中含有溴離子，則會使臭氧氧化產生新的問題。水中的溴離子在臭氧氧化過程中會被部分氧化成次溴酸和溴酸根，剩余沒被氧化的溴離子在最后的氯消毒過程中還會被氯氧化成次溴酸，次溴酸很容易與地表水中的天然有機物(NOM)發生取代反應，生成溴仿、二溴乙腈、二溴乙酸、溴化氰等有害的溴代副產物。溴酸根被國際癌癥研究機構定為2B級致癌物，各發達國家飲水標準及我國城市供水水質標準都規定溴酸根的最高允許濃度為10μg/L。溴代副產物被證明比氯代副產物有更強的毒性和致突變活性，并且由于Br較高的原子量，使得消毒副產物的總量控制變得更加困難。由于臭氧氧化后通常聯有活性炭或生物活性炭過濾處理，部分含溴有機化合物及溴代副產物前質可以在一定程度上被物理吸附或微生物降解去除，但溴酸根不能被有效吸附去除。因此，飲用水中臭氧氧化副產物——溴酸根的問題就尤其突出，溴酸根的問題已經成為臭氧應用于飲用水深度處理最關鍵的限制性因素。

近十幾年來，國外研究人員對臭氧氧化過程中控制溴酸根生成量的方法進行了較多研究。研究的方法有：加酸降低pH值、加過氧化氫、加氨水和加氯氨(Cl₂和NH₃按比例投加)。其中，加氨和降低pH值可以減少50％左右的溴酸根生成量。然而，這些方法在實際應用中都存在一些問題。

降低pH是讓BrO₃^-形成過程中的中間產物HOBr/OBr^-的平衡左移，O₃只能氧化OBr^-，不能氧化HOBr，因此能抑制溴酸根生成。但是，這樣會增加總有機溴(TOBr)產量。另外，調節pH值的水處理方式既不方便也不經濟。

加過氧化氫是利用中間產物HOBr/OBr^-能被H₂O₂還原為Br^-，從而抑制HOBr/OBr^-生成，減少BrO₃^-產生。但O₃/H₂O₂會產生更多的·OH，增加的·OH還會使Br^-通過Br·的途徑被氧化成BrO₃^-。實際上，只有投加過量的H₂O₂才能減少BrO₃^-。過量的H₂O₂會消耗余氯，進而影響管網中的持續消毒效果，并且還會造成管網腐蝕。

加氨是利用HOBr/OBr^-與氨的反應把溴轉化成溴氨，溴氨被臭氧緩慢地氧化成NO₃^-和BrO₃^-，使得BrO₃^-的生成滯后。加Cl₂-NH₃是原水預氯化后加氨水再臭氧氧化。水中Br^-首先被HOCl氧化成HOBr，然后HOBr與NH₃反應生成NH₂Br。加Cl₂-NH₃可以比加氨減少40％的溴酸根生成量。由于氨消耗了臭氧分解產生的羥基自由基，所以加氨和加氯氨也削弱了臭氧氧化有機污染物的能力。不僅如此，氨的使用會在氯消毒時產生較多的含氮消毒副產物(HANs)。最新研究表明，HANs比含碳消毒副產物(如鹵乙酸)的毒性高得多，所以這種控制溴酸根的方法又帶來難以解決的新問題。

發明內容