一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于饮用水和废水处理技术领域，具体涉及一种活化过硫酸盐降解水中有 机污染物的方法。 技术背景
[0002] 水处理领域中有机污染物的去除一直是研究的热点。过硫酸盐作为一种强效氧化 药剂，具有易运输、稳定性强、易溶于水和易传质等特点，已得到广泛应用。
[0003] 过硫酸盐较稳定，它对有机物作用的机理是在加热、紫外光（UV)、过渡金属离子、 强碱性环境等外部条件作用下，产生强氧化性的硫酸根自由基，从而降解有机物。过硫酸盐 活化技术分为均相和非均相两种。非均相技术是利用不同的固体催化剂实现对过硫酸盐的 氧化，例如过渡金属氧化物(发明专利CN102020350A)或由几种化学药品组合而成的活化剂 (发明专利CN104071886A)，这种非均相活化极易造成药剂混合不均、活化效率较低等问题， 并且有的使用了昂贵的过渡金属。其余活化方法如超声活化法(发明专利CN103539249A)、 电化学法(发明专利CN103342405B)在一定程度上克服了药剂混合不均问题，但这些方法装 置复杂，能源消耗大。此外，过硫酸盐活化法在降解有机物的同时产生大量的硫酸根离子， 造成二次污染。而《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006)》中规定，硫酸根离子的浓度不得 超过250mg/L。因此这些方法在实际应用中需进一步研究和完善。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，同时解决 传统过硫酸盐降解有机物时产生大量硫酸根离子造成的二次污染问题。
[0005] 本发明具体通过以下技术方案实现： 一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其步骤如下： (1) .配制碱药剂溶液，记为溶液A; (2) .按照一定比例配得二价金属盐和三价金属盐混合溶液B; (3) .剧烈搅拌混合溶液B，并将碱药剂溶液A投加至溶液B中，得到混合乳浊液，继续 搅拌30~120min，得到复合溶液； (4) .对上述复合溶液加热，保持温度50~80°C，静置4~24h，冷却后取出，得到新的 混合乳浊液C; (5) .将待处理水样加入冷却后的乳浊液C，水样与乳浊液C的体积比为10:1~50:1， 再加入质量浓度为20~200mg/L的过硫酸盐溶液，搅拌反应，过硫酸盐被乳浊液活化产生 强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基氧化待处理水样中有机物后转化成硫酸根离子， 并被乳浊液中的悬浮微小颗粒物吸收，从而既降解有机物又消除二次污染。
[0006] 所述的碱药剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种，所形成的溶液pH为8~ 12。
[0007] 所述的二价金属盐溶液为硝酸镁、硝酸铜、硝酸钙、氯化镁、氯化铜、氯化钙中的一 种或几种按任意比混合的混合物。
[0008] 所述的三价金属盐为硝酸铝、硝酸铁中的一种或几种按任意比混合的混合物。
[0009] 所述的二价金属盐和三价金属盐的的摩尔比为1:1~6:1。
[0010] 本发明采用乳浊液活化过硫酸盐降解有机物，过硫酸盐活化后产生的硫酸根离子 能被乳浊液吸附和吸收，可有效降低甚至消除二次污染，活化后的乳浊液最终形成金属氢 氧化物沉淀，不会对后续处理产生不良影响；由于乳浊液粒径小，分散快，传质迅速，反应速 率得以有效增加，提高污水处理效率的同时降低药耗和能耗；本技术方案使用普通的金属 盐药剂，原料易得，与传统的非均相活化相比成本得以大幅度降低；该降解处理方法操作简 单，对设备的要求不高，实用性强，与传统的非均相活化方法相比成本低廉。
【具体实施方式】
[0011] 现将本发明的具体实施例进一步详细描述于后。
[0012] 实施例一 将本发明一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法应用于处理含l〇mg/L罗丹明 印染废水，其具体步骤如下： (1) .配制100mL60g/L氢氧化钠溶液，记为溶液A; (2) .配制摩尔比为3 :1的硝酸镁和硝酸铝混合溶液100mL，记为溶液B; (3) .剧烈搅拌混合溶液B，并将溶液A溶液投加至溶液B中，持续搅拌90min，得到复 合溶液； (4) .对上述复合溶液加热，保持温度65°C，静置20h后，自然冷却后取出，得到乳浊液 C； (5) .将乳浊液C投入待处理的印染废水中，待处理的印染废水与乳浊液的体积比为 10:1~50:1，并加入过硫酸钾固体，搅拌使其溶解后，过硫酸钾的质量浓度为50mg/L，充分 混合4h，反应后取水样测定，其中，对印染废水中罗丹明的去除率为96. 8%。
[0013] 实施例二 本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于，上述步骤（5)中所述的加入过硫酸钾 固体，搅拌溶解后过硫酸钾的质量浓度为l〇〇mg/L，反应后取水样测定，其中，对印染废水中 罗丹明的去除率为96.9%。
[0014] 实施例三 本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于省略了实施例一中的操作步骤（5)中的 投加过硫酸钾的步骤，反应后取水样测定，其中，对印染废水中罗丹明的去除率为13.8%。
[0015] 实施例四 本实施例省略了实施例一中的操作步骤（2 )、（ 3 )、（ 4)，在操作步骤（5 )中将乳浊液替 换为操作步骤（1)中制得的碱药剂A，反应后取水样测定，其中，对印染废水中罗丹明的去 除率为21.4%。
[0016] 实施例五 本实施例省略了实施例一中的操作步骤（1)、（2)、（3)、（4)，操作步骤（5)中不加乳浊 液C，反应后取水样测定，其中，对印染废水中罗丹明的去除率为10.0%。
[0017] 本发明的实施例中对罗丹明印染废水的去除效果对比表如下：
另外，取实施例一中的出水测定溶液中硫酸根离子和过硫酸根离子的浓度。出水中过 硫酸根离子基本分解完全，实际出水中硫酸根离子浓度为1. 5mg/L，相对于产生硫酸根离子 的理论值（38. 4mg/L)减少了 96. 3%，验证了实施例中的乳浊液对过硫酸盐还原产生的硫 酸根离子有去除效果。
【主权项】
1. 一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在于，该方法步骤如下： 配制碱药剂溶液，记为溶液A; 按照一定比例配得二价金属盐和三价金属盐混合溶液B; 剧烈搅拌混合溶液B，并将碱药剂溶液A投加至溶液B中，得到混合乳浊液，继续搅拌 30~120min，得到复合溶液； 对上述复合溶液加热，保持温度50~80°C，静置4~24h，冷却后取出，得到新的混合 乳浊液C; 将待处理水样加入冷却后的乳浊液C，水样与乳浊液C的体积比为10:1~50:1，再加 入质量浓度为20~200mg/L的过硫酸盐溶液，搅拌反应，过硫酸盐被乳浊液活化产生强氧 化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基氧化待处理水样中有机物后转化成硫酸根离子，并被 乳浊液中的悬浮微小颗粒物吸收，从而既降解有机物又消除二次污染。2. 根据权利要求1所述的一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在 于，上述步骤（1)中所述的碱药剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种，所形成的溶 液pH为8~12。3. 根据权利要求1所述的一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在 于，上述步骤（2)中所述的二价金属盐溶液为硝酸镁、硝酸铜、硝酸钙、氯化镁、氯化铜、氯 化钙中的一种或几种按任意比混合的混合物。4. 根据权利要求1所述的一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在 于，上述步骤（2)中所述的三价金属盐为硝酸铝、硝酸铁中的一种或几种按任意比混合的 混合物。5. 根据权利要求1所述的一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其特征在 于，上述步骤（3)中所述的二价金属盐和上述步骤（4)中所述的三价金属盐的摩尔比为 1:1~6:1〇
【专利摘要】本发明公开了一种活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法，其步骤：(1)配制碱药剂溶液，记为溶液A；(2)按照一定比例配得二价金属盐和三价金属盐混合溶液B；(3)将碱药剂溶液A投加至溶液B中，继续搅拌30～120min，得到复合溶液；(4)对上述复合溶液加热，保持温度50～80℃，静置4～24h，冷却后取出，得到乳浊液C；(5)将冷却后的乳浊液C加入待处理水样，再加入一定质量浓度的过硫酸盐溶液，搅拌反应，过硫酸盐被乳浊液活化降解待处理水样中有机物后转化成硫酸根离子,并被乳浊液颗粒物吸收，既降解有机物又消除二次污染。该方法中，活化过硫酸盐后的乳浊液最终形成金属氢氧化物沉淀，不会对后续处理产生不良影响，该方法应用于处理含10mg/L罗丹明印染废水具有较高的去除率。
【IPC分类】C02F1/58, C02F1/28, C02F1/72
【公开号】CN105314728
【申请号】CN201510826485
【发明人】黄鑫, 苏曼, 刘齐珍, 黄智峰, 苏德龙, 周吉峙
【申请人】上海大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月25日