[發明專利]一種抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的方法

有效

• 申請號: 201210150912.8
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102701425A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張靜;梁娟;張永麗;徐建偉;林潔;張婉卿
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

技術領域：

本發明涉及臭氧消毒氧化技術，特別是涉及一種抑制臭氧消毒或者氧化過程中溴酸鹽生成的方法。

背景技術：

臭氧作為一種強氧化劑，在酸性條件下其標準氧化還原電位為2.07V，堿性條件下為1.27V，具有極高的強氧化性，能夠用于水處理系統的消毒和氧化有機物等方面，殺菌能力是氯的幾百倍。1893年，荷蘭已經開始用臭氧對河水進行消毒處理；1905年法國最早將臭氧應用于飲用水的消毒。此后，臭氧逐漸用作水廠的初級消毒劑。臭氧除應用于消毒工藝之外，近二三十年來臭氧在氧化有機物方面的研究也得到了廣泛的重視。一般認為臭氧在水中與有機物通過兩種途徑進行反應：一是O₃分子與有機物直接進行反應；二是O₃鏈式分解后產生的強氧化性羥基自由基（OH·）與有機物發生間接反應。近年來，隨著各種難降解有機物的檢測出現及現有常規工藝的局限性，人們對臭氧在水處理應用方面重新開展了廣泛的研究和應用，并發展出了許多臭氧與其他水處理單元相結合的水消毒處理新工藝。

但是在臭氧的消毒和氧化過程中，副產物溴酸鹽的出現在一定程度上制約了臭氧的應用。溴酸鹽在國際上被認定為2B級的潛在致癌物，國家飲用水標準為10μg/L。因此，在用臭氧對水進行消毒處理的過程中，如何抑制降低溴酸鹽的產生就顯得十分重要。

目前關于溴酸鹽抑制的方法，主要有在氧化過程中加氨法、降低溶液的pH值法、加醋酸鹽等自由基清除劑法、加草酸等HOBr清除劑法等。這些方法各自存在一定的局限性，如在氧化系統中大量加氨，雖然抑制了溴酸鹽的生成量，但可能會導致具有毒性的含氮消毒副產物產生；調節pH值在實際生產實踐中不太經濟；加入自由基清除劑雖然可以降低溴酸鹽的生成量，但也降低了氧化系統的氧化能力；投加HOBr清除劑的方法，在實際應用中難以實現。

如何抑制臭氧消毒和氧化有機物過程中副產物溴酸鹽，是目前臭氧應用中的一個難以克服的問題。

發明內容：

針對臭氧在水處理工藝應用中容易產生副產物溴酸鹽的問題，本發明公開了一種新的抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的方法，以解決現有技術在抑制溴酸鹽生成過程存在的或抑制溴酸鹽生成不經濟，或抑制溴酸鹽生成的同時降低了氧化系統的氧化能力等問題。

本發明提供的抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的方法，是在含臭氧和溴酸鹽前驅物的水體中投加羥胺進行攪拌反應，通過羥胺抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽的生成。

發明人在探索用臭氧進行水消毒處理抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的研究中發現，對于含有臭氧和溴酸鹽前驅物的水體，在水體中投加抑制劑羥胺，通過羥胺參與臭氧的氧化反應，抑制反應溫度在冰點溫度以上，不論羥胺加入的多少，對臭氧氧化過程中的溴酸鹽生成都有明顯的抑制作用，且隨著羥胺加入量的增加，抑制溴酸鹽生成的作用更為明顯。但羥胺加入量過大，水消毒處理的成本會大大增加。考慮溴酸鹽生成抑制效果和水消毒處理的成本，臭氧與抑制劑羥胺的摩爾比宜控制在200~20：1的范圍，優選的臭氧與抑制劑羥胺摩爾比的范圍為100~25：1。

本發明提供的抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的方法，開創性地采用羥胺作為臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的抑制劑，在臭氧消毒水處理過程中，溴酸鹽生成抑制效果顯著，且不降低氧化系統的氧化能力，抑制劑羥胺投加方式不要求特殊的設備，無反應溫度特別要求，適用范圍廣泛，克服了現有技術調節pH值法經濟性比較差，自由基清除劑法在降低溴酸鹽生成量的同時降低了氧化系統的氧化能力等問題。本發明解決了抑制臭氧消毒和氧化有機物過程中副產物溴酸鹽生成的難題，是一種操作簡便、經濟實用的抑制臭氧氧化過程中溴酸鹽生成的方法，可廣泛應用于水消毒處理。

具體實施方式：

以下通過實施例對本發明作進一步的具體描述。有必要指出的是，以下的實施例只用于對本發明做進一步的說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術熟悉人員根據上述發明內容，對本發明做出一些非本質的改進和調整，應仍屬于本發明的保護范圍。

實施例1

水溫條件20±2℃，水體pH值為6，臭氧濃度5mg/L，水量200ml，溴酸鹽前驅物（KBr）濃度為250μg/L，抑制劑羥胺的濃度為87.5μg/L，均勻攪拌反應時間30min。反應30min后，測量水體臭氧氧化體系中溴酸鹽的含量，溴酸鹽的生成量從未添加抑制劑羥胺時的生成量7.041μg/L降至2.071μg/L，抑制率提高了3倍多。

實施例2