申请日2015.01.21
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F1/78; C02F1/72
摘要
一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，涉及一种催化臭氧的水处理方法。本发明是要解决目前在过硫酸盐催化臭氧氧化过程中生成有害物质溴酸盐的技术问题。本发明向装有待处理水的臭氧接触反应器中投加过硫酸盐混合物和过氧化氢，然后通入臭氧，在搅拌的条件下即完成过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法;本发明的优点：本发明采用绿色催化剂过氧化氢和过硫酸盐储存方便安全，价格适中，操作简单易行，根据水质变化可以灵活调节投加催化剂过氧化氢的剂量;本发明中碱的加入不仅提高了催化臭氧体系有机物的去除效率，缩减被处理水体在反应器中的停留时间，同时控制溴酸盐的生成，反应过程中不产生有毒有害的副产物。
权利要求书
1.一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的 水处理方法，其特征在于过氧化氢与过硫 酸盐联合催化臭氧的水处理方法是按以下步骤进行的：
向装有待处理水的臭氧接触反应器中投加过硫酸盐混合物和过氧化氢，然后通入臭氧， 在搅拌的条件下控制待处理水在臭氧接触反应器中的停留时间为3min～60min，即完成过氧 化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法;所述的过氧化氢与过硫酸盐混合物的摩尔比 为1:(0.1～20);所述的臭氧的初始浓度为0.2mg/L～50mg/L;过氧化氢与过硫酸盐混合物总 共的物质的量与臭氧的初始的物质的量的比为1:(0.1～10);所述的过氧化氢的浓度为 1μmol/L～100μmol/L;所述的待处理水为污水、污水厂二级出水、反渗透浓缩水、水源水或 过滤后水。
2.根据权利要求1所述的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，其特 征在于所述的过硫酸盐混合物为过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或两种的混合物，其中 过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠，过一硫酸铵、过一硫酸钙和过一硫酸镁中的一种 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铵中的一种或几种的 混合物。
3.根据权利要求1所述的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，其特 征在于所述的过硫酸盐混合物为过硫酸盐和碱的混合物，过硫酸盐和碱的物质的量的比为 1:(0.5～20)，过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或两种的混合物，其中过一硫酸 盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠，过一硫酸铵、过一硫酸钙和过一硫酸镁中的一种或几种的 混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸铵中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，其特 征在于过氧化氢与过硫酸盐混合物的摩尔比为1:(5～10)。
5.根据权利要求1所述的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，其特 征在于所述的臭氧的初始浓度为10mg/L～30mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，其特 征在于过氧化氢与过硫酸盐混合物总共的物质的量与臭氧的初始的物质的量的比为 1:(3～7)。
7.根据权利要求1所述的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法，其特 征在于所述的过硫酸盐混合物的投加方式为以固体过硫酸盐混合物的形式直接投加或者以 过硫酸盐混合物水溶液的形式投加，过硫酸盐混合物水溶液的浓度是200mmol/L。
说明书
一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种催化臭氧的水处理方法。
背景技术
臭氧作为一种强氧化剂被广泛应用于饮用水和废水处理过程中。由于臭氧对有机物的 氧化降解具有选择性，实际应用中通常采用外加催化剂的方式促进臭氧分解产生强氧化性 的自由基与有机污染物发生高效迅速的反应。过硫酸盐催化臭氧氧化是近来新出现的一种 高级氧化技术，主要是利用过硫酸盐与臭氧反应生成具有强氧化性的硫酸根(SO42-)自 由基去除有机污染物。与传统的过氧化氢相比过硫酸盐催化具有以下优点：(1)过硫酸盐 在水中电离程度大，离子态浓度高;(2)反应生成的硫酸根自由基与水中背景成分(如碳 酸根和天然有机物)反应速率慢，自由基不易被消耗，稳态浓度高;(3)反应生成的硫酸 根自由基对有机物的氧化具有选择性，可以强化目标污染物的去除。
然而，在利用过硫酸盐催化臭氧氧化过程中，由于溴离子广泛存在于各种水体中，臭 氧与硫酸根自由基均可以与溴反应生成溴酸盐。溴酸盐是一种被证明具有致癌和致突变性 的副产物，对人类健康产生危害和潜在威胁。我国《生活饮用水卫生标准GB5749-2006》 中规定溴酸盐根含量不超过10μg/L。因此，如何控制过硫酸盐催化臭氧氧化过程中溴酸 盐的生成是其应用过程中亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明是要解决目前在过硫酸盐催化臭氧氧化过程中生成有害物质溴酸盐的技术问 题，而提供一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法。
本发明的一种过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法是按以下步骤进行的：
向装有待处理水的臭氧接触反应器中投加过硫酸盐混合物和过氧化氢，然后通入臭 氧，在搅拌的条件下控制待处理水在臭氧接触反应器中的停留时间为3min～60min，即完 成过氧化氢与过硫酸盐联合催化臭氧的水处理方法;所述的过氧化氢与过硫酸盐混合物的 摩尔比为1:(0.1～20);所述的臭氧的初始浓度为0.2mg/L～50mg/L;过氧化氢与过硫酸盐混 合物总共的物质的量与臭氧的初始的物质的量的比为1:(0.1～10);所述的过氧化氢的浓度 为1μmol/L～100μmol/L;所述的待处理水为污水、污水厂二级出水、反渗透浓缩水、水源 水或过滤后水。
本发明中所述的过硫酸盐混合物的投加方式为以固体过硫酸盐混合物的形式直接投 加或者以过硫酸盐混合物水溶液的形式投加，过硫酸盐混合物水溶液的浓度是 100mmol/L～1000mmol/L。
本发明的原理：次溴酸是臭氧与硫酸根自由基氧化溴离子的重要中间产物，其进一步 氧化可生成溴酸盐。本发明中过氧化氢的加入可与次溴酸反应生成溴离子，见反应(1) 和(2)，通过过氧化氢与过硫酸盐的联合使用达到降解有机污染物同时抑制溴酸盐的生成 的目的。
OBr-+H2O2→Br-+H2O+O2 (1)
HOBr+HO2-→Br-+H2O+O2 (2)
本发明的优点：
本发明采用绿色催化剂过氧化氢和过硫酸盐储存方便安全，价格适中，操作简单易行， 根据水质变化可以灵活调节投加催化剂过氧化氢的剂量;
本发明中碱的加入不仅提高了催化臭氧体系有机物的去除效率，缩减被处理水体在反 应器中的停留时间，同时控制溴酸盐的生成，反应过程中不产生有毒有害的副产物，使得 溴酸根的生成量降低至不加催化剂过氧化氢的1/5～1/10。
