專利名稱：一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法
一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法。背景技術(shù)：
地下水是地球上最為重要的淡水資源之一。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的地下水被污染。大量應(yīng)用于脫脂、干洗等現(xiàn)代工業(yè)中的四氯乙烯、三氯乙烯、氯仿等氯代烴類有機(jī)物溶劑，在世界各地地下水中被頻繁檢出，已然成為了地下水污染的主要來源，又因具有“三致”效應(yīng)，其中絕大部分已被各國列為優(yōu)先控制的有毒有害有機(jī)污染物。因此，對氯代有機(jī)污染物治理的研究具有重要意義。我國科學(xué)家經(jīng)過這幾年的努力，在氯代烴污染物的治理方面已經(jīng)取得了一定的成果，但是面對種類繁多的有機(jī)污染物，這些成果還是不 夠的，這樣就迫切的需要適合我國國情的地下水凈化和處理的相關(guān)技術(shù)。鑒于地下環(huán)境受氯代烴類污染的廣泛性以及氯代烴類污染物對環(huán)境生態(tài)的強(qiáng)危害性，國內(nèi)外學(xué)者廣泛開展了地下水環(huán)境中的氯代烴類污染物的控制與修復(fù)技術(shù)。目前國內(nèi)外研究去除氯代烴的主要方法包括金屬雙金屬還原法、微生物降解法以及高級氧化法(AOPs)。一、金屬雙金屬還原法零價鐵金屬對氯代烴有良好的降解效果在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)得到證實(shí)，并且這種處理方法操作方便成本較低。但在實(shí)際應(yīng)用中，鐵的氧化產(chǎn)物會在表面形成一層保護(hù)膜，阻止了金屬與有機(jī)污染物進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，從而使氯代烴的去除效率逐漸下降。基于這種情況，研究者們發(fā)展了雙金屬體系，即在零價鐵表面鍍上第二種金屬，這樣增加了電化學(xué)的反應(yīng)程度，試驗(yàn)證明該方法能加快氯代烴的降解速率。然而復(fù)雜的地下水環(huán)境條件，工程措施及運(yùn)行維護(hù)的繁瑣，加上雙金屬材料的高成本使得該方法在工程上的應(yīng)用和推廣受到阻礙，還需進(jìn)一步改善和提高此方法的實(shí)用性。二、微生物降解法生物修復(fù)是指利用特定的生物吸收、轉(zhuǎn)化或降解環(huán)境污染物，從而達(dá)到凈化環(huán)境的目的。而氯代烴的生物降解機(jī)理分為好氧降解、厭氧轉(zhuǎn)化以及共代謝，生物降解的方法降解快速，效果顯著且針對性強(qiáng)。但該技術(shù)也存在局限性選取的微生物有時需要進(jìn)行特定的馴化；污染物的毒性有時會抑制微生物的活性；微生物降解成本過高同時也需要持續(xù)的監(jiān)控和維護(hù)。三、高級氧化法高級氧化技術(shù)是20世紀(jì)80年代開始形成的處理有毒污染物的技術(shù)，它的特點(diǎn)是通過反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(· 0H)，該自由基具有極強(qiáng)的氧化性，通過自由基反應(yīng)能夠?qū)㈦y于生物降解的有機(jī)污染物有效地分解，甚至徹底轉(zhuǎn)化為無害無機(jī)物，如二氧化碳和水等?，F(xiàn)有的高級氧化技術(shù)包括濕式空氣氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、電化學(xué)水處理技術(shù)等等，然而普遍存在氧化不徹底，易生成引起二次污染的中間產(chǎn)物，應(yīng)用成本高且應(yīng)用條件苛刻的缺點(diǎn)，同時直接單獨(dú)投加氧化劑對氯代烴處理效果較差。
因此需要尋找一種對氯代烴類有機(jī)物去除效果良好的去除方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，其具體步驟為，配制20mg/L的氯代烴溶液并倒入反應(yīng)器中，向氯代烴溶液中投加相對氯代烴的摩爾比例為5 : I 10 : I的SPC固體顆粒進(jìn)行氧化反應(yīng)；再投加FeSO4 · 7H20對氧化劑進(jìn)行的活化；在不同的時間段從反應(yīng)器中進(jìn)行取樣，用氣相色譜儀測定樣品的氯代烴含量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)上述化學(xué)氧化后，氯代烴的去除效果顯著。所述的氯代烴為1，I- 二氯乙烯(1，1-DCE)、三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)；所說的反應(yīng)條件是在反應(yīng)器中控制反應(yīng)溫度在20°C 40°C，同時對反應(yīng)過程進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為200r/min ；所述的氧化劑活化方式投加硫酸亞鐵固體進(jìn)行活化，硫酸亞鐵和過碳酸鈉的摩爾比在I:I 3:I這個范圍內(nèi)效果最佳；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是(I)本發(fā)明操作簡單易行且效果顯著；(2)過碳酸鈉價格低廉，作為氧化劑可直接在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行制備；(3)過碳酸鈉水溶性好，在反應(yīng)過程中能充分與氯代烴進(jìn)行接觸達(dá)到最佳的處理效果；(4)本發(fā)明的化學(xué)氧化過程中沒有產(chǎn)生二次污染，最終產(chǎn)物為二氧化碳和水；(5)本發(fā)明的過碳酸鈉的氧化能力強(qiáng)，和氯代烴的摩爾比例在3 : I 10 : I時，氯代烴的去除率達(dá)到99. 9% ；(6)本發(fā)明的反應(yīng)過程受溫度影響較小，適合的環(huán)境較多，應(yīng)用廣泛。
具體實(shí)施方式以下提供本發(fā)明一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I在初始濃度為20mg/L的TCE溶液中，依次投加80. Omg SPC和285. OmgFeSO4 ·7Η20，進(jìn)行緩慢攪拌，同時通過循環(huán)水使反應(yīng)溫度控制在40°C，反應(yīng)時間60min，分別在2、5、10、20、40、60分鐘進(jìn)行取樣萃取，然后用氣相色譜儀分析TCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明工藝處理的TCE在2分鐘左右去除率達(dá)到99. 9%。實(shí)施例2在初始濃度為10mg/L的TCE溶液中，依次投加40. Omg SPC和142. 5mgFeS04 ·7Η20，進(jìn)行緩慢攪拌，同時通過循環(huán)水使反應(yīng)溫度控制在20°C，反應(yīng)時間60min，分別在2、5、10、20、40、60分鐘進(jìn)行取樣萃取，然后用氣相色譜儀分析TCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明工藝處理的TCE在5分鐘左右去除率達(dá)到99. 9%。實(shí)施例3
在初始濃度為40mg/L的TCE溶液中，依次投加160. Omg SPC和570. OmgFeSO4 · 7H20,進(jìn)行緩慢攪拌，同時通過循環(huán)水使反應(yīng)溫度控制在20°C，反應(yīng)時間60min，分別在2、5、10、20、40、60分鐘進(jìn)行取樣萃取，然后用氣相色譜儀分析TCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明工藝處理的TCE在5分鐘左右去除率達(dá)到99%。實(shí)施例4在初始濃度為20mg/L的PCE溶液中，依次投加63. 4mg SPC和224. 7mgFeS04 ·7Η20，進(jìn)行緩慢攪拌，同時通過循環(huán)水使反應(yīng)溫度控制在20°C，反應(yīng)時間60min，分別在2、5、10、20、40、60分鐘進(jìn)行取樣萃取，然后用氣相色譜儀分析PCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明工藝處理的PCE在2分鐘左右去除率達(dá)到99. 9%。
實(shí)施例5在初始濃度為40mg/L的PCE溶液中，依次投加126. 8mg SPC和449. 4mgFeS04 · 7H20,進(jìn)行緩慢攪拌，同時通過循環(huán)水使反應(yīng)溫度控制在40°C，反應(yīng)時間60min，分別在2、5、10、20、40、60分鐘進(jìn)行取樣萃取，然后用氣相色譜儀分析PCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明工藝處理的PCE在2分鐘左右去除率達(dá)到99%。實(shí)施例6在初始濃度為20mg/L的I，1-DCE溶液中，依次投加108. Omg SPC和384. OmgFeSO4 ·7Η20，進(jìn)行緩慢攪拌，同時通過循環(huán)水使反應(yīng)溫度控制在20°C，反應(yīng)時間60min，分別在5、10、20、40、60分鐘進(jìn)行取樣萃取，然后用氣相色譜儀分析I，I-DCE濃度，結(jié)果經(jīng)本發(fā)明工藝處理的1，I-DCE在5分鐘左右去除率達(dá)到99%。本發(fā)明的方法是在處理過程中，保證過碳酸鈉(Na2CO3 ·I. 5H202)存在的條件下，對氯代烴進(jìn)行處理；同時添加Fe2+來對氧化劑進(jìn)行活化，加速化學(xué)氧化過程。本方法的優(yōu)越性在于該方法簡單易行，效果顯著；過碳酸鈉作為一種綠色的氧化劑，具有極強(qiáng)的氧化能力；氯代經(jīng)的去除效率聞，二氯乙烯的去除率達(dá)到99. 9% ;該方法脫氯速度快，二氯乙烯基本在5分鐘內(nèi)完全去除，沒有中間產(chǎn)物的累積，無二次污染且造價低廉。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，其特征在于，具體步驟為，將氯代烴溶液并倒入反應(yīng)器中，向氯代烴溶液中投加相對氯代烴的摩爾比例為5 : I 10 : I的過碳酸鈉固體顆粒進(jìn)行氧化反應(yīng)；再投加硫酸亞鐵(FeSO4 · 7H20)對氧化劑進(jìn)行活化；得到處理后的水。
2.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，其特征在于，所述的氯代烴為1，I-二氯乙烯、三氯乙烯和四氯乙烯。
3.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，其特征在于，所述的氯代烴溶液的濃度為20mg/L。
4.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，其特征在于，所說的反應(yīng)條件是在反應(yīng)器中控制反應(yīng)溫度在20°C 40°C。
5.如權(quán)利要求I所述的一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，其特征在于，所述的氧化劑活化方式投加硫酸亞鐵固體進(jìn)行活化，硫酸亞鐵和過碳酸鈉的摩爾比為I : I ·3 I0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)氧化去除水中氯代烴的方法，主要是通過過碳酸鈉(Na2CO3·1.5H2O2，SPC)的氧化作用，去除地下水中存在的幾種氯代烴污染物，屬于環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明的方法是在處理過程中，保證過碳酸鈉存在的條件下，對氯代烴進(jìn)行處理；同時添加Fe2+來對氧化劑進(jìn)行活化，加速化學(xué)氧化過程。本方法的優(yōu)越性在于該方法簡單易行，效果顯著；過碳酸鈉作為一種綠色的氧化劑，具有極強(qiáng)的氧化能力；氯代烴的去除效率高，三氯乙烯的去除率達(dá)到99.9％；該方法脫氯速度快，三氯乙烯基本在5分鐘內(nèi)完全去除，沒有中間產(chǎn)物的累積，無二次污染且造價低廉。
文檔編號C02F101/36GK102951721SQ201110242579
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者呂樹光, 臧學(xué)軻, 林匡飛, 顧小鋼, 邱兆富, 隋倩, 李琳, 吳小亮, 李文貞, 陳姣, 逯志昌, 黃爽, 何龍, 陳諾, 蘭濤, 楊帆, 范吉, 沈龍海 申請人:華東理工大學(xué)