[發明專利]一種過氧化氫與過硫酸鹽聯合催化臭氧的水處理方法

無效

• 申請號: 201510030452.9
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104591370A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 馬軍;楊一;江進;呂興霖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/78
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種催化臭氧的水處理方法。

背景技術

臭氧作為一種強氧化劑被廣泛應用于飲用水和廢水處理過程中。由于臭氧對有機物的氧化降解具有選擇性，實際應用中通常采用外加催化劑的方式促進臭氧分解產生強氧化性的自由基與有機污染物發生高效迅速的反應。過硫酸鹽催化臭氧氧化是近來新出現的一種高級氧化技術，主要是利用過硫酸鹽與臭氧反應生成具有強氧化性的硫酸根(SO₄^2-)自由基去除有機污染物。與傳統的過氧化氫相比過硫酸鹽催化具有以下優點：(1)過硫酸鹽在水中電離程度大，離子態濃度高；(2)反應生成的硫酸根自由基與水中背景成分(如碳酸根和天然有機物)反應速率慢，自由基不易被消耗，穩態濃度高；(3)反應生成的硫酸根自由基對有機物的氧化具有選擇性，可以強化目標污染物的去除。

然而，在利用過硫酸鹽催化臭氧氧化過程中，由于溴離子廣泛存在于各種水體中，臭氧與硫酸根自由基均可以與溴反應生成溴酸鹽。溴酸鹽是一種被證明具有致癌和致突變性的副產物，對人類健康產生危害和潛在威脅。我國《生活飲用水衛生標準GB5749-2006》中規定溴酸鹽根含量不超過10μg/L。因此，如何控制過硫酸鹽催化臭氧氧化過程中溴酸鹽的生成是其應用過程中亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明是要解決目前在過硫酸鹽催化臭氧氧化過程中生成有害物質溴酸鹽的技術問題，而提供一種過氧化氫與過硫酸鹽聯合催化臭氧的水處理方法。

本發明的一種過氧化氫與過硫酸鹽聯合催化臭氧的水處理方法是按以下步驟進行的：

向裝有待處理水的臭氧接觸反應器中投加過硫酸鹽混合物和過氧化氫，然后通入臭氧，在攪拌的條件下控制待處理水在臭氧接觸反應器中的停留時間為3min～60min，即完成過氧化氫與過硫酸鹽聯合催化臭氧的水處理方法；所述的過氧化氫與過硫酸鹽混合物的摩爾比為1:(0.1～20)；所述的臭氧的初始濃度為0.2mg/L～50mg/L；過氧化氫與過硫酸鹽混合物總共的物質的量與臭氧的初始的物質的量的比為1:(0.1～10)；所述的過氧化氫的濃度為1μmol/L～100μmol/L；所述的待處理水為污水、污水廠二級出水、反滲透濃縮水、水源水或過濾后水。

本發明中所述的過硫酸鹽混合物的投加方式為以固體過硫酸鹽混合物的形式直接投加或者以過硫酸鹽混合物水溶液的形式投加，過硫酸鹽混合物水溶液的濃度是100mmol/L～1000mmol/L。

本發明的原理：次溴酸是臭氧與硫酸根自由基氧化溴離子的重要中間產物，其進一步氧化可生成溴酸鹽。本發明中過氧化氫的加入可與次溴酸反應生成溴離子，見反應(1)和(2)，通過過氧化氫與過硫酸鹽的聯合使用達到降解有機污染物同時抑制溴酸鹽的生成的目的。

OBr^-+H₂O₂→Br^-+H₂O+O₂??????????(1)

HOBr+HO₂^-→Br^-+H₂O+O₂????????(2)

本發明的優點：

本發明采用綠色催化劑過氧化氫和過硫酸鹽儲存方便安全，價格適中，操作簡單易行，根據水質變化可以靈活調節投加催化劑過氧化氫的劑量；

本發明中堿的加入不僅提高了催化臭氧體系有機物的去除效率，縮減被處理水體在反應器中的停留時間，同時控制溴酸鹽的生成，反應過程中不產生有毒有害的副產物，使得溴酸根的生成量降低至不加催化劑過氧化氫的1/5～1/10。

附圖說明

圖1為去除溴酸根的效果圖，曲線1為試驗二的方法去除溴酸根的效果圖，曲線2為試驗一的方法去除溴酸根的效果圖，曲線3為試驗三的方法去除溴酸根的效果圖；

圖2為去除莠去津的效果圖，曲線1為試驗五的方法去除莠去津的效果圖，曲線2為試驗四的方法去除莠去津的效果圖，曲線3為試驗六的方法去除莠去津的效果圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種過氧化氫與過硫酸鹽聯合催化臭氧的水處理方法，具體是按以下步驟進行的：