[發明專利]一種實現水中鹵代有機污染物快速降解的方法及系統

有效

• 申請號: 202210497241.6
• 申請日: 2022-05-09
• 公開（公告）號: CN114956372B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 鄭雄;吳瑒;陳朗;陳銀廣;金加盛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F1/72;C02F1/00;C02F101/36
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發明提供了一種實現水中鹵代有機污染物快速降解的方法及系統，屬于環保技術領域。所述系統包括加氫脫鹵反應器、高級氧化反應器、氫氣供氣單元和控制單元等，所述方法包括：1)將鈀酸鹽通入氫脫鹵反應器、高級氧化反應器的主體中，在氫氣供氣壓力條件下將鈀還原負載在膜組件表面；2)將含有鹵代有機污染物廢水通入氫脫鹵反應器的第一反應器主體中，在鈀催化和氫氣供氣壓力條件下將鹵代污染物進行加氫脫鹵；3)脫鹵后廢水流入高級氧化反應器的第二反應器主體中，控制加藥罐向第二反應器主體投加過硫酸鹽進行高級氧化。本發明對鹵代有機污染物降解速率快，去除效率≥99％，出水產物毒性低，同時具有氫氣利用率≥99％，過硫酸鹽無需額外活化等優勢。

技術領域

本發明涉及環保技術領域，尤其是涉及一種實現水中鹵代有機污染物快速降解的方法及系統。

背景技術

鹵代有機污染物等新污染物被廣泛應用于工業生產和消費品中，導致其不可避免地釋放到水環境中，污水中含量逐漸從ng到?ug甚至mg/L。由于這些有機污染物具有高毒性和低可生物降解的特性，傳統的污水處理工藝無法將其徹底去除。這些鹵代污染物可通過生物放大作用以及食物鏈的傳遞對人體產生潛在危害，例如甲狀腺激素干擾效應、神經毒性和生殖發育毒性等。因此，確保污水中鹵代污染物等新污染物的有效去除是保障水環境安全和人體健康的關鍵。

目前，加氫脫鹵由于反應條件溫和，沒有二次污染，被認為是一種很有前景的鹵化有機污染物處理方法。其中，鈀由于具有很強的吸附和解離氫氣的能力，常被應用于加氫脫鹵中。然而由于氣體傳質受限，目前加氫脫鹵反應過程需要連續通入氫氣，無法實現精準氫氣供應，同時帶來嚴重安全隱患。而膜負載型鈀基反應器可能解決這些缺點：鈀被負載在中空纖維膜表面，氫氣在壓力作用下從膜內自發的轉移到膜表面鈀上進行加氫脫鹵反應。

盡管加氫脫鹵可以有效對鹵代有機污染物還原脫鹵，然而其難以對降解產物中的苯環進行開環降解，因此仍可能給環境帶來潛在風險。例如，四鹵雙酚A?加氫脫鹵后產物雙酚A仍是持久性有機污染物，需要進一步處理。此外，高級氧化工藝是另一種有效去除鹵代有機污染物的技術。然而，高級氧化可能會產生毒性更大的鹵代副產物。

因此，通過將加氫脫鹵和高級氧化進行耦合，可能實現鹵代有機污染物安全無害降解。然而高級氧化過程依靠過硫酸鹽活化產生的活性自由基對污染物進行降解，傳統的活化催化劑為鐵、銅等金屬，鈀是否也可以用于活化過硫酸鹽尚不可知。同時，該系統的運行與控制也存在諸多不確定因素，亟待攻克解決。

CN202010402913.1提供了一種地下水中多種氯代烴復合污染的處理方法及裝置，其電化學氧化反應器和鈀催化加氫還原反應器兩部分在時間上同步，空間上隔開以達到分步處理的目的，先在電化學氧化反應器降解能被氧化的氯代烴，后在鈀催化加氫還原反應器中降解能被還原的氯代烴，可修復復合氯代烴污染的地下水。

該技術通過電化學氧化反應器的電極同時產生二價鐵和氫氣，氫氣隨水流流動到鈀柱還原降解一部分氯代烴。然而由于在水中氫氣溶解度不高，產生的氫氣不僅可能會帶來安全危險，也可能導致鈀柱得不到足夠氫氣進行催化還原。此外，該技術在18h后才能完全降解5mg/L的三氯乙烯，反應時間較長。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種實現水中鹵代有機污染物快速降解的方法及系統。本發明將鹵代有機污染物首先通過加氫脫鹵處理，隨后脫鹵產物利用過硫酸鹽進行高級氧化，從而實現鹵代有機污染物的完全降解。

本發明的技術方案如下：

一種實現水中鹵代有機污染物快速降解的系統，所述系統包括加氫脫鹵反應器、高級氧化反應器、氫氣供氣單元和控制單元；

所述加氫脫鹵反應器包括第一反應器主體、若干膜組件、第一氫氣控制閥、第一污染物檢測單元；