電協(xié)同亞鐵活化過硫酸鹽降解水中腐殖酸的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及亞鐵活化過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基降解水中有機污染物的方法。
【背景技術】
[0002]水中的有機物污染時國內(nèi)外環(huán)境治理的一項重要任務的存在難題。過硫酸鹽具有穩(wěn)定性好，溶解度高和pH應用范圍廣的特點，其在水中電離產(chǎn)生的過硫酸根離子是一種很強的氧化劑，然而其在常溫下較穩(wěn)定，對有機物降解并不明顯。在光，熱，過渡金屬離子等條件下，過硫酸鹽可活化分解產(chǎn)生硫酸根自由基，這一自由基的標準氧化還原電位甚至超過了常用的羥基自由基，理論上可降解大部分有機物。其中使用亞鐵離子Fe2+活化過硫酸鹽具有反應體系簡單，反應條件溫和耗能低等顯著優(yōu)點，然而這一反應會由于反應過程中產(chǎn)生硫酸根自由基對Fe2+的氧化和Fe2+快速向Fe3+的轉(zhuǎn)變而迅速中止，導致效果急劇下降。通過向系統(tǒng)通電，電場可使Fe3+又轉(zhuǎn)化為Fe2+，從而使得反應得以循環(huán)進行，大大提高了過硫酸鹽的活化效率，這種方法操作簡單，效果顯著，無污染。實際使用后對有機物的分解效率較不通電的系統(tǒng)有大幅上升。
[0003]腐殖酸是水體中常見的大分子有機污染物，腐殖酸作為一種微量金屬元素的絡合劑，會使水中金屬離子和微量元素含量降低，礦化度下降，不利于人體對微量元素的吸收，同時腐殖酸也是鹵化副產(chǎn)物的一種重要前驅(qū)物質(zhì)，最常見的即是在水廠的加氯環(huán)節(jié)中，其極易形成消毒副產(chǎn)物DBPs和三鹵甲烷累致癌物THMs;水是生命之源，飲用水廠的水質(zhì)和人民的生命安全是息息相關的，因此降低飲用水廠水體中的腐殖酸對人民健康具有重大意義。根據(jù)實驗，通過電協(xié)同亞鐵活化過硫酸鹽對腐殖酸具有明顯的降解作用，而這種方法成本低，操作簡單，占地面積小，不影響正常的生產(chǎn)活動，具有極強的使用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種簡單、經(jīng)濟、快捷的處理水中有機污染物的方法。
[0005]本發(fā)明提供的處理水中有機污染物的方法，用氯化亞鐵活化過硫酸鹽，產(chǎn)生氧化性極強的硫酸根自由基，并通過加電的方式使過硫酸鹽的活化效率大幅提升，能有效降解水中的腐殖酸。應用范圍包括地下水，普通的飲用水廠等。
[0006]本發(fā)明提供的電協(xié)同亞鐵活化過硫酸鹽降解水中腐殖酸方法，具體步驟為:
第一步:充分攪拌處理中的水體；
第二步:加入過硫酸鈉，根據(jù)所處理的水體中污染物腐殖酸濃度的大小加入適量的過硫酸鈉，腐殖酸與過硫酸鈉濃度比應保持在1:2以上，一般可為1:2-1:3;
第三步:系統(tǒng)pH調(diào)節(jié)，對于堿性水體加入稀鹽酸使系統(tǒng)pH呈弱酸性，即pH在6.0-6.8之間；
第四步:加入氯化亞鐵，根據(jù)所選擇的過硫酸鈉濃度選擇氯化亞鐵濃度，使氯化亞鐵與過硫酸鈉的質(zhì)量濃度比為1:(1.8-2.5)，優(yōu)選質(zhì)量濃度比為1:2; 第五步:向系統(tǒng)中施加15-30V的直流穩(wěn)定電壓，腐殖酸應充分降解2h以上(一般為2-3h)，期間充分攪拌，保證溶液混合均勻。
[0007]本發(fā)明基于硫酸根自由基高級氧化和電化學的基本原理:
1.亞鐵可活化過硫酸鹽使其產(chǎn)生硫酸根自由基，硫酸根自由基具有強氧化性可分解水中大部分有機污染物；
2.電場條件的作用下，鐵離子得以重新轉(zhuǎn)化亞鐵離子，再度參與活化反應，使過硫酸鹽的活化效率大幅上升，也直接影響了有機物的分解效率。
[0008]本發(fā)明的特點在于:以亞鐵活化過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基為基礎，通過在系統(tǒng)中添加電這一要素的方式，使亞鐵能在活化反應得到最大限度的利用，因為有了鐵離子向亞鐵離子的轉(zhuǎn)化，過硫酸鹽能被充分活化，產(chǎn)生足量的具有極強氧化性的硫酸根自由基，能降解水中大部分的有機污染物，反應后不會產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物。相對于常用的羥基自由基而言，硫酸根自由基氧化性更強，降解有機物更徹底，通過此方法可相對簡單，低成本且無毒害的產(chǎn)生硫酸根自由基來降解水中有機污染物，符合我國水中有機污染物處理的發(fā)展前景
本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明以電協(xié)同亞鐵的方式活化過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基，其可降解大部分腐殖酸類有機污染物，可應用于地下水，飲用水廠，工廠廢水等，此方法具有操作簡便，成本低，無毒害等優(yōu)點，具有良好的環(huán)境經(jīng)濟效益和極大的使用價值。
【具體實施方式】
[0009]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明。
[0010]實施例1
某飲用水廠發(fā)現(xiàn)出水中氯化消毒副產(chǎn)物(DBPs)濃度偏高，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是原水腐殖酸濃度過高引起，腐殖酸過高極易產(chǎn)生致癌物THMs，飲用水直接被人體吸收，因此需要馬上降低原水中的腐殖酸濃度。
[0011]投加2000mg/L過硫酸鈉和1000mg/L的氯化亞鐵，施加30V的直流電壓充分反應2h，期間間歇觀測腐殖酸濃度變化，分析發(fā)現(xiàn)通過降解后，腐殖酸濃度下降了70%以上，出水中DBPs也恢復到了正常水平，保證了飲用水出水的安全。
[0012]實施例2
某市地下水受污染，其中腐殖酸超標嚴重，作為該市重要水源，如不能短時間內(nèi)降低水中腐殖酸濃度，對該市的生產(chǎn)生活都將產(chǎn)生嚴重的不良影響，對其水質(zhì)的修復迫在眉睫。
[0013]將抽用的地下水先進行一次腐殖酸降解處理，由于地下水還受到了其他有機物的輕度污染，根據(jù)總體受污染的程度，將過硫酸鈉和氯化亞鐵濃度分別控制在1000mg/L和500mg/L左右，施加30V的直流電壓充分反應2h-3h，期間觀測腐殖酸濃度變化，分析發(fā)現(xiàn)通過降解后，腐殖酸濃度下降了65%以上，已經(jīng)可以作為水源使用，短時間內(nèi)解決了腐殖酸污染的問題。
[0014]對照例1
某實驗室使用配置好的容積2L，濃度50mg/L腐殖酸溶液進行實驗，在系統(tǒng)中添加過硫酸鈉直至濃度到達1000mg/L，調(diào)節(jié)pH至6.0，然后投放氯化亞鐵至濃度為500mg/L，通過TPR系列多路輸出直流穩(wěn)壓電源向溶液中提供15V的穩(wěn)定電壓，反應2h，期間通過電磁攪拌器充分攪拌。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)腐殖酸的降解率達到了 66.7%。
【主權項】
1.這種電協(xié)同亞鐵活化過硫酸鹽降解腐殖酸的方法，其特征在于具體步驟為: 第一步:充分攪拌處理中的水體； 第二步:加入過硫酸鈉，水體中的腐殖酸與過硫酸鈉濃度比為1:2-1:3; 第三步:調(diào)節(jié)系統(tǒng)PH，對于堿性水體加入稀鹽酸，使系統(tǒng)pH呈弱酸性，即pH在6.0-6.8之間； 第四步:加入氯化亞鐵，使氯化亞鐵與過硫酸鈉的質(zhì)量濃度比為1:(1.8-2.5); 第五步:向系統(tǒng)中施加15-30V的直流穩(wěn)定電壓，使腐殖酸應降解2h以上，期間充分攪拌，保證溶液混合均勻。
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體為一種電協(xié)同亞鐵活化過硫酸鹽降解水中腐殖酸的方法。本發(fā)明使用氯化亞鐵活化過硫酸鹽，產(chǎn)生氧化性極強的硫酸根自由基，并通過加電的方式使過硫酸鹽的活化效率大幅提升，能有效降解水中的腐殖酸。本發(fā)明的應用領域包括地下水，普通的飲用水廠等水體。這種處理水中腐殖酸的方式操作簡單，成本低，產(chǎn)生污染較小，需求場地不大可原位操作，具有較大的經(jīng)濟及環(huán)境效益。
【IPC分類】C02F1/72, C02F1/46
【公開號】CN105439250
【申請?zhí)枴緾N201510937936
【發(fā)明人】安東, 黃瀟逸, 陳子杰
【申請人】復旦大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月16日