[發(fā)明專利]一種用于廢水中有機物去除的固體試劑包及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110653344.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113371812B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 談超群;沈瑩;李鵬;趙恒;王宣;程雪劍;徐添慧
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 孫昱

本發(fā)明公開了一種用于廢水中有機物去除的固體試劑包及其應(yīng)用，用于去除廢水中有機物的固體試劑包使用兼具高效性和便捷性。所述固體試劑包的成分包括晶體硼，六水合三氯化鐵，過一硫酸氫鹽，對污染物的去除效果較好。本發(fā)明提供的固體試劑包改善了三價鐵活化過一硫酸氫鹽系統(tǒng)中Fe^Ⅲ還原為Fe^Ⅱ的轉(zhuǎn)化率低、活性氧組分生成速率慢、pH適用范圍小等缺點，具有在較寬pH范圍（pH 4.0~10.0）內(nèi)去除有機污染物效率高的特征，且三種藥劑以固體形式密封保存，運輸、使用便捷，適合水污染的現(xiàn)場應(yīng)急快速處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于廢水中有機物去除的固體試劑包技術(shù)，屬于水污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

全球范圍內(nèi)面臨著水資源短缺的問題，產(chǎn)生的大量廢水又帶來了日益惡化的水環(huán)境污染危機，那么進行水環(huán)境污染修復(fù)工作是當(dāng)前任務(wù)重中之重。淡水資源污染與數(shù)以萬計的合成或天然化合物密切相關(guān)，隨著工業(yè)化學(xué)品、個人護理品、藥物以及農(nóng)藥等的廣泛使用，由人類活動產(chǎn)生的傳統(tǒng)污染物及新興的微污染物越來越多地進入水體，其中新興污染物的濃度雖低，但具有相當(dāng)大的毒性和持久性，地表水和地下水中的有機污染物若不能轉(zhuǎn)變成無害的產(chǎn)物，通過生物富集和食物鏈傳遞會對水生生物和人體健康造成長期的不利影響。

高級氧化技術(shù)是一類可有效去除難降解有機污染物的方法，利用高級氧化過程中產(chǎn)生的自由基，特別是羥基自由基，可將有機污染物轉(zhuǎn)化為對環(huán)境影響較小的小分子物質(zhì)或者礦化為無機物。芬頓(Fenton)反應(yīng)由于其反應(yīng)條件溫和、易于操作、工藝簡單、運行成本低和礦化效率高等優(yōu)點逐步受到重視。傳統(tǒng)Fenton法的主要作用機理是通過Fe²⁺的催化作用，高效地分解雙氧水而生成羥基自由基，氧化降解有機污染物，使之最終礦化為CO₂、H₂O及無機鹽類等小分子物質(zhì)。但是傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)也存在不少問題，它需要在強酸性(pH 2～4)條件下進行，F(xiàn)e^Ⅲ還原為Fe^Ⅱ的轉(zhuǎn)化效率低，可能會帶來鐵鹽的二次污染問題，以及雙氧水的活化效率低。傳統(tǒng)芬頓法中提供活性氧的雙氧水往往以液體的形式儲存，運輸過程中因自然分解會造成部分損失，且雙氧水具有強氧化性，若防護措施欠佳對設(shè)備和人體可能造成一定的腐蝕性。而過一硫酸鹽(Peroxymonosulfate,PMS)平時以固態(tài)藥品的形式存在，相較于雙氧水更方便儲存、運輸，成本較低，室溫條件下穩(wěn)定性好，其生成的硫酸根自由基具備一定的氧化還原能力、更強的選擇性，以及受pH環(huán)境影響小的特點。使用過一硫酸鹽代替雙氧水，可解決雙氧水難于儲存及具有腐蝕性的缺陷。

然而，過一硫酸氫鹽在反應(yīng)過程中也存在類似的問題，F(xiàn)e^Ⅲ還原為Fe^Ⅱ的轉(zhuǎn)化效率低導(dǎo)致硫酸根自由基生成速率緩慢，也會帶來鐵泥污染現(xiàn)象。那么促進Fe的循環(huán)、加速自由基的生成是解決問題的關(guān)鍵。為了提高Fenton法的處理效果，在提高活性氧自由基的產(chǎn)率、拓寬反應(yīng)條件等方面進行了很多研究，例如引入外部刺激如UV、超聲波等，雖可以有效促進Fe(Ⅲ)的還原但需額外的能量輸入，有機催化劑的使用雖然能起到促進作用可同時也會帶來二次污染，利用金屬硫化物的還原性金屬電位可增強Fenton氧化但需考慮其浸出的金屬離子及有毒氣體帶來的環(huán)境影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對高級氧化技術(shù)實際應(yīng)用中存在的不足，提供了一種將晶體硼、六水合三氯化鐵、過氧單硫酸氫鉀三種成分按比例混合組成的固體試劑包，在體系中引入晶體硼解決了二價鐵恢復(fù)速率慢的問題，用較穩(wěn)定的三價鐵替代二價鐵，以及用過一硫酸氫鹽代替雙氧水，避免了其在運輸過程中易分解、有腐蝕性的問題，能夠完全礦化有機污染物，形成無害的產(chǎn)物，在用于處理含新興微污染物廢水的水體凈化工作中發(fā)揮效能、使用方便，在污水應(yīng)急處理時起著及時控制、有效降解污染物的作用。

本發(fā)明還提供將該體系用于固體試劑包的制備方法和解決水體中有機物污染的應(yīng)用。

為了闡明上述作用，具體如該體系可以促進二價鐵的再生、提高活性氧組分的生成速率，進而實現(xiàn)有機污染物的有效去除，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：