[發明專利]一種加速高錳酸鉀降解有機污染物的方法

有效

• 申請號: 202110763529.9
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113603205B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 孫波;齊先虎;張建;梁爽;王愛杰
• 申請（專利權）人: 山東大學;中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F9/04;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于環保領域，涉及一種加速高錳酸鉀降解有機污染物的方法，包括：向待處理水中加入含N,N?二乙基對苯二胺或其鹽的溶液；再將待處理水的pH值調整至5?7，加入高錳酸鉀溶液進行處理，即得。該方法利用N,N?二乙基對苯二胺與高錳酸鉀反應，通過產生N,N?二乙基對苯二胺自由基，該自由基具有較高的穩定性和活性，在水中可以較高的濃度存在，利用其與污染物較高的反應速率可實現污染物的快速降解，其降解污染物的速率比單獨高錳酸鉀降解污染物的速率高數倍至數十倍。

技術領域

本發明屬于環保領域，具體涉及一種加速高錳酸鉀降解有機污染物的方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不 必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所 公知的現有技術。

水是一種重要的自然資源，與人類的生產、生活密切相關。與此同時，工業 廢水和生活污水的大量排放，農藥、化肥、激素的大量使用及流失，使得水環境 受到了嚴重的污染。隨著環境分析技術的提高，水中檢出的微量污染物的種類不 斷增多，引起了人們對環境中微量有機污染物的關注，尤其是一些對生態和人體 具有威脅和潛在威脅的微量有機污染物。因此，了解和掌握微量有機污染物在水 處理過程中的遷移轉化規律，研究開發高效、經濟、易行的去除與控制技術，保 障飲用水安全，是水處理研究者面臨的艱巨任務。

常規飲用水處理工藝(混凝-沉淀-過濾-消毒)對大部分微量有機污染物去除 作用較小，特別是對于親水性強的小分子有機物。為有效去除水中有機污染物， 保障飲用水安全，常增加飲用水預處理或深度處理工藝。化學氧化是降解水中有 機物的有效方法之一，目前研究者在化學氧化作為飲用水預處理或深度處理工藝 方面進行了大量探索研究。化學氧化技術是指通過氧化劑本身或者活性中間物質 的氧化能力，對水中污染物進行分解或轉化，從而達到凈化水質的目的。目前能 夠用于給水處理的氧化劑主要有氯、二氧化氯、臭氧、過氧化氫、高鐵酸鉀和高 錳酸鉀等。氯氣是國內目前使用最普遍的一種水處理氧化劑，主要應用在后續的 消毒和常規工藝的預處理。氯氣可有效降解水中多種有機物，而且氯氣具有成本 低，使用方便的優點。但是，自上世紀七十年代以來，氯氣用于水處理產生消毒 副產物的問題被發現，氯氣氧化技術在飲用水處理中的不足逐漸受到人們重視。 原水中的有機物在于氯氣反應的過程中，不可避免的會產生一些有毒有害的氧化 副產物，如氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、溴仿等，長期飲用含有這些有 毒副產物的水必然對人體健康有所影響。鑒于氯氣在使用過程中產生氧化副產物 的問題，近年來開始逐漸用其它的氧化劑替代氯氣，其中二氧化氯具有氧化作用 強，生成簡單，成本較低，是一種有效的水處理氧化劑。二氧化氯對有機物的氧 化降解與氯所不同的最大特點是不會生成有機氯代物。二氧化氯可以控制三氯甲 烷的生成，減少總有機鹵的生成。但是，二氧化氯在使用過程中有可能會產生亞 氯酸鹽和氯酸鹽，這兩種物質對人體健康具有潛在的威脅。《飲用水衛生標準》 (GB5749-2006)要求在使用二氧化氯或復合二氧化氯消毒時，水中亞氯酸鹽和氯酸鹽的濃度不得高于0.7mg/L，因此二氧化氯在使用過程中必須考慮亞氯酸鹽和 氯酸鹽的殘留問題。臭氧是一種強氧化劑，其用于給水處理的最初主要目的是消 毒。自20世紀70年代以來，臭氧氧化技術逐漸開始作為一種預氧化措施在水處 理中應用。臭氧極不穩定，需要在現場制備使用，但是溶解于水中的臭氧在酸性 條件比較穩定，當pH升高或者水溫升高，臭氧則會發生分解。臭氧在實際應用 中還有一些不足，如投資大，電耗高；在水中的溶解度低，尾氣處理不當會形成 空氣污染；當水中存在溴離子時會導致致癌物溴酸鹽的產生。過氧化氫最初主要 用于處理高濃度有機廢水，后來作為生物預處理技術，改善廢水的可生化性。隨 著天然水中有機物的污染不斷加劇，近年來已有不少研究將其用于給水處理。但 是單獨使用過氧化氫，其與有機物反應速率非常慢，對有機物的去除作用并不顯著，而且過氧化氫的氧化能力受pH影響明顯。過氧化氫在一定的催化條件下(如 Fe²⁺，紫外光等)及與其它氧化劑(如臭氧)的聯合作用下能產生氧化性更強的 羥基自由基，更加充分的發揮其降解水中有機污染物的能力。但是這些強氧化能 力的自由基氧化污染物選擇性低，受水中共存物質干擾大，利用率較低。高鐵酸 鉀具有極強的氧化性，對有機物具有良好的去除能力，如酚類、醇類、有機酸、 有機氮、氨基酸、脂類含硫化合物、苯及其相關的化合物等。高鐵酸鉀作為一種 水處理氧化劑被長期認為是一種綠色的氧化劑，但是最近的研究顯示，當水中存 在溴離子時，高鐵酸鹽能將其轉化為次溴酸和溴酸鹽。高鐵酸鉀在酸性和中性條 件下穩定性不高，不容易制備和存儲，限制了其實際應用。高錳酸鉀是一種廣泛 應用的過渡金屬氧化物，在較為廣泛的pH范圍內對污染物都具有較強的氧化能 力，其還原產物為不溶性環境友好的二氧化錳。二氧化錳可以通過吸附、氧化、 助凝等與高錳酸鉀協同除污染。早在上世紀五、六十年代，國外就將高錳酸鉀應 用于水的凈化。高錳酸鉀作為處理氧化劑具有價格低廉，使用方便，易于存儲和 運順，不產生有毒有害的氧化副產物等優點。因此，高錳酸鉀氧化受到了許多水 處理研究者的關注。早在上世紀八十年代，我國學者就提出了用高錳酸鉀去除飲 用水中微量有機物的方法，并結合水源普遍污染的狀況，就高錳酸鉀預氧化的助 凝、控制消毒副產物以及去除水中微量有機污染物方面，開展了一系列系統研究 工作。結果表明，高錳酸鉀可有效降解一些有毒有害有機物。雖然高錳酸鉀氧化 技術有其明顯的優點，但高錳酸鉀的氧化能力遠遠低于臭氧和羥基自由基，其氧 化污染物的速率慢，達到相同有機物去除率所需時間較長，因此大量學者針對如 何提高高錳酸鉀對有機物的氧化進行了相關研究。