[發明專利]一種強化臭氧酸性氧化除污染的方法

有效

• 申請號: 201310444442.0
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103466780A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 潘丙才;黃先鋒;李旭春;張煒銘;張淑娟
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體地說，涉及一種強化臭氧酸性氧化除污染的方法，更具體地說，涉及一種在酸性條件下利用特定化合物強化O₃氧化降解污染物的技術，尤其是一種能使得臭氧應用于含氯、硝基、羧基等取代基團的難降解污染物的氧化處理的方法。

背景技術

近年來，隨著水體中有毒有害的污染物日益增多，包括內分泌干擾物（EDCs）、藥物（PPCPs）、持久性有機污染物（POPs）、農藥、藻毒素、抗生素等，常規的水處理工藝面臨著對有毒有害的污染物無法降解及產生“三致”（致癌、致畸、致突變）消毒副產物等難題，因此，亟需開發一種能高效去除水中有毒有害污染物和盡最大可能減少消毒副產物的新型水處理技術。

O₃是一種常用的綠色氧化劑，因具有較強的氧化和消毒能力而在水處理中廣泛用于消毒，除藻，脫色，除嗅、味，強化助凝，氧化去除有機物，提高難降解有機物和天然大分子有機物的可生化性等水處理在各個階段的效率。臭氧氧化法具有較高的選擇性，只能氧化烯烴、胺類、酚類等易于被氧化的有機物，對含有氯、硝基、羧基等取代基團的難降解污染物幾乎不發生作用；臭氧具有溶解度較低、穩定性較差、利用率與氧化效率不高、且產生的溴酸鹽副產物濃度較高易受pH和溫度的影響等特點。水中殘余的臭氧濃度較高時，需投加還原劑進行后續處理。其中最為顯著特點是臭氧的氧化效率取決于水體的pH，在中性和堿性環境因臭氧以較快速度分解產生羥基自由基而對污染物具有較高的降解效率，但在酸性條件下由于臭氧分解緩慢，對污染的降解效率顯著下降。目前，許多行業排放的工業廢水如電鍍、制漿造紙、發酵、食品、酒精、制藥、化工等行業生產廢水都呈酸性，若直接采用臭氧來處理此類廢水，處理效率很低。通過外加堿調pH值至堿性雖能提高氧化效率，但消耗了大量的堿，增加了處理成本。因此，如何提高酸性環境下臭氧的氧化效率，降低酸性水體處理成本成為國內外研究者密切關注的課題。

為了提高酸性條件下臭氧的利用率和強化臭氧的處理效果，基于臭氧的高級氧化技術(AOPs)諸如UV/O₃、O₃/H₂O₂、UV/O₃/H₂O₂、活性炭/O₃、過渡金屬離子/O₃、過渡金屬氧化物/O₃、超聲/O₃等組合方式得到廣泛的應用與研究，這些組合工藝在反應過程產生大量強氧化性的羥基自由基，無選擇性，可以分解絕大部分的有機污染物。然而，存在臭氧的高級氧化技術(AOPs)存在受pH值和溫度的影響大、臭氧利用效率低、污染物處理速度慢、剩余臭氧濃度高并會產生毒性副產物等問題。

因此，開發一種酸性介質下強化臭氧氧化新技術來解決現有臭氧氧化技術所存在的問題顯得十分必要。沈慧芳、程江等在《高校化學工程學報》2002年的第1期上發表了名稱為促傳劑強化臭氧氧化對硝基酚的研究的文章，提出為了解決臭氧發生器的能耗較高和臭氧的利用效率較低的問題，通過研究大量有機酸和醇對氣液傳遞特性的影響提出通過添加傳質促進劑來增加臭氧在液相中的平衡濃度和傳質系數，縮短吸收時間，提高臭氧的利用效率，提出了采用正壬酸、正庚醇和庚酸這三種直鏈結構的物質來達到預期效果，主要原理是降低了酚溶液的表面張力，來達到反應效果。但是這三種物質還是存在氧化效率低、臭氧利用效率不高，剩余臭氧濃度高的問題，而且是針對特定物質，改變的是被處理物質的表面張力，沒有從根本上解決臭氧對含氯、硝基、羧基等取代基團的難降解污染物的難以氧化處理的問題。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有臭氧氧化體系酸性環境下氧化效率低、臭氧利用效率不高、剩余臭氧濃度高的問題，本發明提供一種強化臭氧酸性氧化除污染的方法，其通過我們意外發現的幾種芳香結構的有機化合物作為強化劑加速臭氧分解，產生具有無選擇性和極強氧化性的羥基自由基來分解水中的污染物，能有效降低酸性水體的處理成本，適用于多種物質的處理。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：