一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法
【專利摘要】一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，它涉及一種水處理的方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有水處理的方法存在對有機(jī)污染物去除率低的問題。制備方法：向原水中加入表面活性劑與高錳酸鹽，攪拌溶解后進(jìn)行氣浮處理，將浮渣層刮除，得到處理后的原水。本發(fā)明水處理過程中的有機(jī)污染物的去除率在90%以上，而單獨加入高錳酸鉀氧化，水中有機(jī)污染物的去除率僅為40%，水中有機(jī)污染物的去除率提高了50%。本發(fā)明用于去除水中有機(jī)污染物。
【專利說明】一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理的方法。
【背景技術(shù)】 [0002]目前我國飲用水源90%以上受到不同程度的污染，其中典型的污染物有內(nèi)分泌干擾物(EDCs)、藥物和個人護(hù)理用品(PPCPs)、藻毒素等有機(jī)污染物，然而常規(guī)水處理工藝難以對這些有機(jī)物實現(xiàn)有效地去除。與常規(guī)去除工藝相比，化學(xué)氧化能破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為低毒或者無毒的物質(zhì)，為后續(xù)的生物處理奠定基礎(chǔ)，是去除有毒有害污染物的有效途徑。水處理過程中常見的氧化劑有氯氣、二氧化氯、氯胺、紫外線、超聲波、臭氧、過氧化氫、過硫酸鹽和高錳酸鹽、高鐵酸鹽等。
[0003]氯類氧化劑主要用于去除水體中的病原微生物，起到消毒的作用；但是此類氧化劑會與水中的天然有機(jī)物作用產(chǎn)生含氮消毒副產(chǎn)物，比如二甲基亞硝胺(NDMA)、鹵乙腈、鹵代乙酰胺、鹵代硝基甲烷類等。紫外線可用于殺滅病原有機(jī)物和降解水體中的有機(jī)污染物，但是受到水體深度的限制。超聲波以其空化作用能在瞬間產(chǎn)生高溫高壓，有效去除有機(jī)污染物，然而由于其耗能高，難以廣泛應(yīng)用。臭氧能夠氧化三鹵甲烷和鹵乙酸的前體物，產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物有醛類和短鏈羧酸類物質(zhì)，特別是臭氧會與溴離子反應(yīng)生成溴酸鹽，從而限制了其應(yīng)用。另外，碘離子可以和氯或臭氧形成碘代消毒副產(chǎn)物。高鐵酸鹽是一種環(huán)境友好型氧化劑，其氧化還原電位從酸性環(huán)境中的2.20V到堿性環(huán)境中的0.7V，能夠有效地處理各種污染物，比如異丁苯丙酸、磺胺類、卡馬西平、氰酸鹽、磺胺甲惡唑、乙硫氨酸、有機(jī)硫化合物和一系列的無機(jī)化合物。高鐵酸鹽的另一優(yōu)點在于其在氧化過程中產(chǎn)生的鐵氧化物納米粒子能夠起到混凝吸附的作用，從而有效地去除污染物，比如砷或者其他的重金屬。但上述方法仍存在對有機(jī)污染物去除率率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有水處理的方法存在對有機(jī)污染物去除率低的問題，而提供一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法。
[0005]本發(fā)明一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0006]一、向含有有機(jī)污染物的原水中加入表面活性劑與高錳酸鹽，攪拌溶解得到混合溶液；其中高錳酸鹽的投加量為每升水加入0.01mg~500mg的高錳酸鹽；所述表面活性劑與高錳酸鹽的質(zhì)量比為(0.5~500): 1，所述的高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟表面活性劑、含硅表面活性劑、含硼表面活性劑、木質(zhì)素磺酸鹽、冠醚類表面活性劑中的一種或幾種組合的混合物；
[0007]二、將步驟一得到的混合溶液進(jìn)行攪拌，攪拌時間為0.1min~300min,然后對混合溶液進(jìn)行氣浮處理，氣浮處理時間為30min~lOOmin，將出現(xiàn)的浮渣層刮除，得到處理后的原水。[0008]本發(fā)明的有益效果是 :
[0009]1、采用本發(fā)明，水處理過程中的有機(jī)污染物的去除率在90%以上，而單獨加入高錳酸鉀氧化，水中有機(jī)污染物的去除率僅為40%，水中有機(jī)污染物的去除率提高了 50%。
[0010]2、本發(fā)明對于提高飲用水水質(zhì)也有重要的參考價值，拓展了高錳酸鹽在水處理中的應(yīng)用范圍。無需增加、改造現(xiàn)有的水處理設(shè)備，而且還可以與其他水處理工藝聯(lián)合使用。
[0011]3、本發(fā)明采用高錳酸鹽氧化技術(shù)和氣浮技術(shù)聯(lián)用可以有效地實現(xiàn)有機(jī)污染物的去除。高錳酸鹽在控制藻毒素、氯化消毒副產(chǎn)物、除嗅、脫色和控制鐵錳等領(lǐng)域都具有較好的效果。作為固體氧化劑，高錳酸鹽的運輸和存儲也相對安全方便，且其適用的PH范圍較廣，不僅對三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶劑氧化效果較好，且對烯烴、酚類、硫化物和甲基叔丁基醚等污染物也有較好的效果。另外，高錳酸鹽氧化過程可以顯著減少三鹵甲烷等消毒副產(chǎn)物的生成量，也不會生成溴酸鹽類污染物，危害人體健康。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為試驗一采用十六烷基三甲基溴化銨催化高錳酸鉀對苯酚的去除率曲線圖；
[0013]圖2為試驗二采用高錳酸鉀對苯酚的去除率曲線圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:本實施方式一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0015]一、向含有有機(jī)污染物的原水中加入表面活性劑與高錳酸鹽，攪拌溶解得到混合溶液；其中高錳酸鹽的投加量為每升水加入0.01mg~500mg的高錳酸鹽；所述表面活性劑與高錳酸鹽的質(zhì)量比為(0.5~500): 1，所述的高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟表面活性劑、含硅表面活性劑、含硼表面活性劑、木質(zhì)素磺酸鹽、冠醚類表面活性劑中的一種或幾種組合的混合物；當(dāng)所述表面活性劑為混合物時，混合物中各組分之前按任意比例混合；
[0016]二、將步驟一得到的混合溶液進(jìn)行攪拌，攪拌時間為0.1min~300min,然后對混合溶液進(jìn)行氣浮處理，氣浮處理時間為30min~lOOmin，將出現(xiàn)的浮渣層刮除，得到處理后的原水。
[0017]本實施方式水處理過程中的有機(jī)污染物的去除率在90%以上，而單獨加入高錳酸鉀氧化，水中有機(jī)污染物的去除率僅為40%，水中有機(jī)污染物的去除率提高了 50%。
[0018]本實施方式對于提高飲用水水質(zhì)也有重要的參考價值，拓展了高錳酸鹽在水處理中的應(yīng)用范圍。無需增加、改造現(xiàn)有的水處理設(shè)備，而且還可以與其他水處理工藝聯(lián)合使用。
[0019]本實施方式采用高錳酸鹽氧化技術(shù)和氣浮技術(shù)聯(lián)用可以有效地實現(xiàn)有機(jī)污染物的去除。高錳酸鹽在控制藻毒素、氯化消毒副產(chǎn)物、除嗅、脫色和控制鐵錳等領(lǐng)域都具有較好的效果。作為固體氧化劑，高錳酸鹽的運輸和存儲也相對安全方便，且其適用的PH范圍較廣，不僅對三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶劑氧化效果較好，且對烯烴、酚類、硫化物和甲基叔丁基醚等污染物也有較好的效果。另外，高錳酸鹽氧化過程可以顯著減少三鹵甲烷等消毒副產(chǎn)物的生成量，也不會生成溴酸鹽類污染物，危害人體健康。[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的含有有機(jī)污染物的原水中有機(jī)污染物為苯酚。其它與【具體實施方式】一相同。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟一中所述的陰離子表面活性劑為硬脂酸鈉、月桂酸鉀、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪酸甲酯α-磺酸鈉、琥珀酸酯磺酸鹽、1，2-二正丁基萘-6-磺酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉、月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚磷酸鈉或硫酸化蓖麻油，步驟一中所述的陽離子表面活性劑為十二烷基二甲基芐基溴化銨、二乙基芐基-β -十八碳烯酰胺乙基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨，步驟一中所述的兩性離子表面活性劑為月桂基羧甲基鈉型咪唑啉醋酸鹽、十二烷基甜菜堿、卵磷脂、氧化胺、羧酸型氨基丙酸系或N-氨基甘氨酸系，步驟一中所述的非離子表面活性劑為脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚、壬基酚聚環(huán)氧乙烷醚、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、丙二醇聚環(huán)氧乙烷聚環(huán)氧丙烷醚或吐溫60。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0022]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中所述的高錳酸鹽的投加量為每升水加入8mg的高錳酸鹽。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0023]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟一中所述的表面活性劑與高錳酸鹽的質(zhì)量比為10:1。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0024]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟二中所述的攪拌時間為90min。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0025]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟二中所述的氣浮處理時間為60min。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0026]通過以下試驗驗證本發(fā)明的效果:
[0027]試驗一:一、向IL含有苯酹的原水中加入IOmg十六烷基三甲基溴化銨與8mg高猛酸鹽，攪拌溶解得到混合溶液；
[0028]二、將步驟一得到的混合溶液進(jìn)行攪拌，攪拌時間為90min，然后對混合溶液進(jìn)行氣浮處理，氣浮處理時間為60min，將出現(xiàn)的浮渣層刮除，得到處理后的原水。
[0029]試驗二:一、向IL含有苯酚的原水中加入8mg高錳酸鹽，攪拌溶解得到混合溶液；
[0030]二、將步驟一得到的混合溶液進(jìn)行攪拌，攪拌時間為90min，然后對混合溶液進(jìn)行氣浮處理，氣浮處理時間為60min，將出現(xiàn)的浮渣層刮除，得到處理后的原水。
[0031]含有苯酚的原水在進(jìn)行高錳酸鉀催化氧化之前，其中的苯酚濃度為0.5mg/L，如圖1為試驗一采用十六烷基三甲基溴化銨催化高錳酸鉀對苯酚的去除率曲線圖，圖2為試驗二采用高錳酸鉀對苯酚的去除率曲線圖，將圖1與圖2進(jìn)行對比可以看出經(jīng)過十六烷基三甲基溴化銨催化處理90min后苯酚濃度為0.025mg/L,水中苯酚去除率為90%。而單獨加入高錳酸鉀氧化90min，水中苯酚去除率為40%。
【權(quán)利要求】
1.一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法,其特征在于高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法是按以下步驟進(jìn)行: 一、向含有有機(jī)污染物的原水中加入表面活性劑與高錳酸鹽，攪拌溶解得到混合溶液；其中高錳酸鹽的投加量為每升水加入0.01mg~500mg的高錳酸鹽；所述表面活性劑與高錳酸鹽的質(zhì)量比為(0.5~500):1,所述的高猛酸鹽為高猛酸鉀或高猛酸鈉；所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟表面活性劑、含硅表面活性劑、含硼表面活性劑、木質(zhì)素磺酸鹽、冠醚類表面活性劑中的一種或幾種組合的混合物； 二、將步驟一得到的混合溶液進(jìn)行攪拌，攪拌時間為0.1min~300min,然后對混合溶液進(jìn)行氣浮處理，氣浮處理時間為30min~lOOmin，將出現(xiàn)的浮渣層刮除，得到處理后的原水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，其特征在于步驟一中所述的含有有機(jī)污染物的原水中有機(jī)污染物為苯酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，其特征在于步驟一中所述的陰離子表面活性劑為硬脂酸鈉、月桂酸鉀、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪酸甲酯α -磺酸鈉、琥珀酸酯磺酸鹽、1，2-二正丁基萘-6-磺酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉、月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚磷酸鈉或硫酸化蓖麻油，步驟一中所述的陽離子表面活性劑為十二烷基二甲基芐基溴化銨、二乙基芐基-β -十八碳烯酰胺乙基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨，步驟一中所述的兩性離子表面活性劑為月桂基羧甲基鈉型咪唑 啉醋酸鹽、十二烷基甜菜堿、卵磷脂、氧化胺、羧酸型β -氨基丙酸系或N-氨基甘氨酸系，步驟一中所述的非離子表面活性劑為脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚、壬基酚聚環(huán)氧乙烷醚、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、丙二醇聚環(huán)氧乙烷聚環(huán)氧丙烷醚或吐溫60。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，其特征在于步驟一中所述的高錳酸鹽的投加量為每升水加入8mg的高錳酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，其特征在于步驟一中所述的表面活性劑與高錳酸鹽的質(zhì)量比為10:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，其特征在于步驟二中所述的攪拌時間為90min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳酸鹽均相催化氧化水處理的方法，其特征在于步驟二中所述的氣浮處理時間為60min。
【文檔編號】C02F1/72GK103523894SQ201310515758
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】馬軍, 趙曉丹, 劉玉蕾, 肖佳月, 呂東偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)