一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，包括如下步骤：先将过硫酸盐投加至盛有废水的反应容器内，混合溶解后置于超声波发生装置内。然后开启超声波，充分反应后，即得到净化后的废水。本发明无需复杂设备、能耗低，可长期使用，且操作简便，安全、清洁，无二次污染，适用于各种pH值的不同亲水/疏水性污染物构成废水的处理，可使污染物的去除效果提高20％-92％。持久性好，效率高，环境友好，易于操作，在环境水污染控制领域有很大的应用潜力。
【专利说明】一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及水处理【技术领域】，具体地说，是一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法。
【【背景技术】】
[0002]近年来，基于活化过硫酸盐(S2 082_)产生硫酸根自由基(S04_‘)的新型化学氧化技术在环境领域的应用愈来愈广泛。S2O82-分解生成的硫酸根自由基有一对孤对电子，其氧化还原电位E° = +2.6V，远高于S2 082_(E° = +2.01V)，接近于羟基自由基(.0H，E0 = +2.8V)，具有很强的氧化能力，理论上能够快速降解大多数有机污染物，将其矿化为二氧化碳和无机酸。与其它处理技术相比，它具有许多优点:常温下为固体，易于储存和运输，高稳定性、易溶于水、价格相对较低，这些优点使其在水处理中具有良好的应用前景。
[0003]常温常压下，S2O82-非常稳定，其分解活化能较高，约为130KJ.πιο1。因此，其在室温下分解速率相对较慢，只有当温度高于50°C时才具有较快的分解速率。目前，常通过紫外光、热、过渡金属和碱活化等方式分解产生SO4-‘和(或).0H氧化降解污染物。但上述活化方式存在热活化S2O82-技术能耗高，紫外光源危害大、使用寿命短，过渡金属二次污染和碱活化使用量大、不经济等缺点，这些都严重阻碍了活化S2082_技术在水处理中的推广和应用。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其具体步骤为:
[0007]先将S2082_投加至盛有污水的反应容器内，混合溶解后置于超声频率20_800kHZ、超声密度介于33~200W/cm2的超声波发生装置内；然后开启超声，S2 082_在超声波作用下产生S04_‘和.0H(如方程(1)-(6)所示)，污染物在超声波热解、自由基氧化作用下反应后完成降解，其中S2082_与污染物的摩尔比为10:1~100: 1，水处理过程中无需搅拌。
[0008]
册 + H-(I)
[0009]
S2Ox2—..+」^2Λ94 *(2)
[0010]SO:.+H2O — H++S0广+H0.(3)
[0011 ] S2O82-+.0H — HSCV+SCV.+l/202 (4)
[0012]S2O82-+.H — HSCV+SCV.(5)
[0013]
Sy0^2~ /—v.w.v >2S04 9(6)[0014]所述的处理水为污水、污水厂二级出水、水源水、过滤后水、地表水和地下水等。
[0015]所述的S2082_的投加方式为以固体S2 082_的形式直接投加或者以S2082_溶液的形式投加。
[0016]所述的S2082_为过一硫酸盐和(或)过二硫酸盐，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸氨中的一种或几种的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸氨中的 一种或几种的混合物。
[0017]所述的超声波发生装置形态为槽式、探针式和平板式中的一种或几种的组合。
[0018]所述的超声波发生装置的换能器为机械或电动机械换能器，换能器效率为8~100%。
[0019]所述的污染物在超声波热解、自由基氧化作用下的反应时间为O~4h。
[0020]本发明的利用超声波活化S2 082_的水处理方法中所述的污染物可以是无机物、挥发性有机物、半挥发性有机物和难挥发性有机物中的一种或者几种的复合污染。
[0021]显然，本发明无需复杂设备、能耗低，可长期使用，操作简便，安全、清洁，无二次污染，对多种污染污水可达到良好的处理效果。
[0022]本发明与现有技术相比，本发明的积极效果是:
[0023](I)本发明利用超声波达到活化过硫酸盐分解为硫酸根自由基的目的，故而无需复杂设备、能耗低，可长期使用，且操作简便，安全、清洁，无二次污染。
[0024](2)本发明利用超声波活化过硫酸盐使得体系过硫酸盐能较快的释放硫酸根或羟基自由基，适用于各种PH值的废水处理，从而保证过硫酸盐氧化方法持久高效净化水中污染物，可以使对污染物的去除效果提高20~92%。
[0025](3)本发明利用超声波活化过硫酸盐使得不同亲水/疏水性污染物可以在空化气泡内、气泡与水界面和液相本体溶液中得到高效氧化，故可适用于多种废水的处理。
【【具体实施方式】】
[0026]以下提供本发明一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法的【具体实施方式】。
[0027]实施例1
[0028]一种利用超声波活化过硫酸盐S2 082_的水处理方法，具体操作步骤如下:
[0029](I)室温下配置50mg/L的1，1，1-三氯乙烷(TCA)模拟废水，pH为6.9。置入反应器内，按摩尔比s2 082_/tca = 10: I投加固体过二硫酸钠，加盖，摇匀。
[0030](2)将反应器置于频率400kHZ、功率100W、超声密度33W/cm2超声波发生装置的平板上，开启超声，反应60min。
[0031]其结果如表1所示，表1的结果表明本发明建立的超声波活化过硫酸盐氧化水处理技术保证过硫酸盐氧化方法持久性及高效性。
[0032]表1
[0033]
【权利要求】
1.一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，其具体步骤为: 先将S2O82-投加至盛有污水的反应容器内，混合溶解后置于超声频率20-800kHZ、超声密度介于33~200W/cm2的超声波发生装置内；然后开启超声，S2082_在超声波作用下产生SO4-‘和.0H，如方程(1)-(6)所示，污染物在超声波热解、自由基氧化作用下反应后完成降解，其中S2082_与污染物的摩尔比为10:1~100: 1，水处理过程中无需搅拌；
2.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的处理水为污水、污水厂二级出水、水源水、过滤后水、地表水和地下水中的一种或者几种。
3.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的S2O82-的投加方式为以固体S2O82-的形式直接投加或者以S2O82-溶液的形式投加。
4.如权利要求3所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的S2O82-为过一硫酸盐或过二硫酸盐，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸氨中的一种或几种的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸氨中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的超声波发生装置形态为槽式、探针式和平板式中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的超声波发生装置的换能器为机械或电动机械换能器，换能器效率为8~100%。
7.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的污染物在超声波热解、自由基氧化作用下的反应时间为O~4h。
8.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，所述的污染物为无机物、挥发性有机物、半挥发性有机物和难挥发性有机物中的一种或者几种的复合污染。
【文档编号】C02F1/72GK103539249SQ201210411268
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年7月16日
【发明者】李炳智, 罗启仕, 林匡飞, 朱江, 杨洁, 高洁, 李忠元, 王晶, 朱璞含, 黄凯 申请人:上海市环境科学研究院