[發(fā)明專利]厭氧條件下利用零價(jià)鋅對(duì)污水中三氯生還原去除的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410027296.6
• 申請(qǐng)日: 2014-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103787495A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林;董秉直;李詠梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/28
• 分類號(hào): C02F3/28;C02F1/70;C02F1/58
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含三氯生的污水處理方法，尤其是涉及一種厭氧條件下利用零價(jià)鋅對(duì)污水中三氯生還原去除的方法。

背景技術(shù)

藥品和個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品(Pharmaceuticals?and?personal?care?products，PPCPs)是繼殺蟲(chóng)劑、除草劑及內(nèi)分泌干擾物之后發(fā)現(xiàn)的在水和污水中普遍存在的痕量有機(jī)污染物，其對(duì)環(huán)境造成的影響已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。PPCPs一旦進(jìn)入人體內(nèi)，就會(huì)轉(zhuǎn)變成極性的、溶解性的代謝產(chǎn)物和酸類物質(zhì)，隨著尿液和糞便排入城市污水中。研究表明，傳統(tǒng)的生物法很難完全去除所有的PPCPs。因此，經(jīng)過(guò)污水廠處理以后殘留的PPCPs會(huì)隨著污水廠尾水的排放進(jìn)入地表水、地下水或者海水中，從而對(duì)人類產(chǎn)生影響和對(duì)水生環(huán)境造成破壞。

過(guò)去幾十年，國(guó)外研究者對(duì)污水廠中PPCPs的存在及去除情況進(jìn)了大量調(diào)查研究。Gracia-Lor等人調(diào)查了西班牙三座污水處理廠中50種目標(biāo)PPCPs的存在與去除情況，他們?cè)谖鬯畯S出水中檢測(cè)出了17種PPCPs殘留，主要為止痛藥類、消炎藥類、抗生素類、降血脂藥類、抗過(guò)敏藥類藥品。先前的研究發(fā)現(xiàn)，消炎藥、抗生素、利尿劑、降血脂藥、抗過(guò)敏藥、興奮劑類藥物是在國(guó)外污水廠的進(jìn)水中廣泛存在的藥物污染物，由于選定目標(biāo)PPCPs的不同以及污水來(lái)源不同，其濃度范圍可以從幾百pg/L到幾百μg／L。相對(duì)于藥物污染物的調(diào)查研究，對(duì)個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品的調(diào)查研究還相對(duì)較少，僅主要對(duì)個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品中幾種常見(jiàn)的含氯有機(jī)物進(jìn)行了研究(其中三氯生和三氯卡班是經(jīng)常被檢測(cè)到的個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品)，因?yàn)楹扔袡C(jī)物被廣泛用于個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品中的防腐劑、遮光劑、殺菌劑以及消毒劑等。含氯有機(jī)物會(huì)對(duì)人體健康以及環(huán)境造成極大的危害，通常含氯有機(jī)物具有致癌性、致畸性和致突變性，并且很難被生物完全去除。三氯生作為一種廣譜殺菌劑，被廣泛應(yīng)用于肥皂、牙膏等日用化學(xué)品之中，在調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)其在污水廠的進(jìn)水中普遍存在。Bendz等人，Yu等人，Gómez等人和Lishman等人對(duì)污水廠中三氯生進(jìn)行了調(diào)查研究，他們發(fā)現(xiàn)在污水廠中三氯生的去除率有所不同，分別為58％，69％，88％和93％。在美國(guó)，84％的具有抗菌性的肥皂均含有三氯生，其用量高達(dá)1500噸／年。三氯生作為高產(chǎn)量化學(xué)物質(zhì)在美國(guó)已被使用了將近50年，但直到近年來(lái)其危害才引起人們關(guān)注。

通過(guò)先前對(duì)污水廠中典型PPCPs的存在和去除情況調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的生物法對(duì)含氯PPCPs的去除效果較差，且其去除效果受進(jìn)水水質(zhì)以及污水廠處理工藝的影響。近年來(lái)，有研究表明零價(jià)鋅和零價(jià)鐵對(duì)含氯有機(jī)物具有還原脫氯性，能對(duì)含氯有機(jī)物有很好的去除效果。其中對(duì)零價(jià)鐵的研究主要集中于納米零價(jià)鐵，Zhang等利用納米零價(jià)鐵降解三氯乙酸、三氯乙烯和四氯乙烯時(shí)發(fā)現(xiàn)，它們?cè)?4小時(shí)內(nèi)的去除率可達(dá)99％。Lowry等人的研究表明，納米零價(jià)鐵的脫氯效果要遠(yuǎn)優(yōu)于微米級(jí)零價(jià)鐵，納米零價(jià)鐵可以將多氯聯(lián)苯脫氯為毒性較低的氯聯(lián)苯。雖然納米零價(jià)鐵具有很多優(yōu)勢(shì)，但是在其應(yīng)用的過(guò)程中還遇到一些問(wèn)題，比如納米零價(jià)鐵的穩(wěn)定性較差。有報(bào)道稱納米零價(jià)鐵很容易被氧化而形成鐵的氧化物或者氫氧化物在納米鐵表面沉積，從而使得納米零價(jià)鐵產(chǎn)生鈍化。但是，利用零價(jià)鋅對(duì)含氯有機(jī)物進(jìn)行去除的研究相對(duì)較少，尤其是在厭氧條件下，因?yàn)樵趨捬鯒l件下可以避免氧氣對(duì)金屬的氧化作用，使得活性金屬對(duì)含氯有機(jī)物的去除效果更好。因此，有必要開(kāi)展相應(yīng)的研究工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種反應(yīng)條件簡(jiǎn)單易行、反應(yīng)溫和、處理時(shí)間短、對(duì)三氯生的去除率高、無(wú)二次污染的厭氧條件下利用零價(jià)鋅對(duì)污水中三氯生還原去除的方法。該方法能快速高效地去除污水中的三氯生，減少含三氯生污水對(duì)環(huán)境的危害，有利于后續(xù)污水的資源化利用。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種厭氧條件下利用零價(jià)鋅對(duì)污水中三氯生還原去除的方法，在厭氧條件下，向含有三氯生的污水中，投加零價(jià)鋅，反應(yīng)時(shí)間6-12小時(shí)，反應(yīng)溫度不限，對(duì)污水中的三氯生進(jìn)行還原去除。

厭氧條件下利用零價(jià)鋅對(duì)三氯生的還原去除的機(jī)理為：在厭氧條件下，零價(jià)鋅在水溶液中被腐蝕產(chǎn)生氫離子，由于pH的不同，產(chǎn)生的氫離子濃度也不同，而高濃度的氫離子會(huì)加劇零價(jià)鋅的腐蝕，使三氯生發(fā)生還原反應(yīng)而得以去除。

所述的厭氧條件是通過(guò)向反應(yīng)裝置中通入氮?dú)獯第s反應(yīng)裝置中的空氣，并加蓋密封而實(shí)現(xiàn)的。

所述的污水中三氯生的質(zhì)量濃度為1～10毫克每升，所述的零價(jià)鋅的投入量為每升污水中加入1～5克。

作為優(yōu)選，所述的零價(jià)鋅的投入量為每升污水中加入4克。