本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鐵離子催化羥胺與過氧化氫反應(yīng)去除水中有機污染物的方法。

背景技術(shù)：

近些年來，伴隨著經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展，我國的水環(huán)境污染較嚴重，其中地表河流湖泊、地下水體和土壤受到的持久性難降解有機物污染尤為嚴重。目前，地表水體、地下水體和土壤有機污染的常見修復(fù)方法有物理吸附法、化學(xué)還原法、生物降解法、化學(xué)沉淀法及高級氧化法等。其中，高級氧化方法由于能生成很高氧化還原電位的活性自由基，能快速氧化降解污染水體中的有機污染物，進而提高有機污染物的可生物降解性或?qū)⑵鋸氐椎V化，具有污染修復(fù)效果好、修復(fù)速度快等的優(yōu)點從而在工程實踐中受到廣泛運用。

過氧化氫是一種價格低廉、使用安全、易于操控與運輸且不會造成二次污染的綠色水處理氧化劑，本身氧化性強且能活化產(chǎn)生高氧化能力的自由基等優(yōu)點。過氧化氫通常可通過過渡金屬離子活化、多相催化劑活化、紫外輻射、微波輻射或超聲空化等方式生成具有高氧化活性的羥基自由基來降解水和土壤中各類持久性難降解有機污染物。上述這些基于活化過氧化氫生成羥基自由基降解有機污染物的方法，具有自由基生成速率快、有機污染物降解速度快等優(yōu)點。然而，這些過氧化氫的活化方式在實際工程應(yīng)用中均存在一些有待解決的各類問題，比如采用加熱、紫外、微波及超聲等活化方式固然可以快速地生成羥基自由基，但也存在一次性投入成本高、運行費用高等問題；采用多相催化劑活化過氧化氫處理水中有機污染物時，也存在羥基自由基生成速度慢、有機物降解效率低等問題。近來，有人發(fā)現(xiàn)羥胺同樣可以活化過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基，然而羥胺/過氧化氫反應(yīng)體系也存在羥基自由基生成速度慢的缺點。因此，當(dāng)采用羥胺/過氧化氫反應(yīng)體系來修復(fù)地表水體、地下水體和土壤有機污染時，存在有機污染物降解速率慢及去除效率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種利用鐵離子催化羥胺與過氧化氫反應(yīng)去除水中有機污染物的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種利用鐵離子催化羥胺與過氧化氫反應(yīng)去除水中有機污染物的方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)用pH調(diào)節(jié)劑將待處理水體中的pH調(diào)為2～6；

(2)將羥胺、過氧化氫以及亞鐵離子和/或鐵離子加入步驟(1)處理后的水體中，在水溫為0～35℃下攪拌反應(yīng)10～60min，其中待處理水體中的有機污染物、羥胺、過氧化氫和亞鐵或鐵離子的摩爾濃度比為0.001～0.2∶0.2～2∶1∶0.0001～0.1。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述待處理水體中的有機污染物、羥胺、過氧化氫和亞鐵或鐵離子的摩爾濃度比為0.1∶1∶1∶0.05。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述步驟(1)為：用pH調(diào)節(jié)劑將待處理水體中的pH調(diào)為3。

進一步優(yōu)選的，所述步驟(1)為：將羥胺、過氧化氫以及亞鐵離子和/或鐵離子加入步驟(1)處理后的水體中，在水溫為20℃下攪拌反應(yīng)10min。

進一步優(yōu)選的，所述pH調(diào)節(jié)劑包括高氯酸和氫氧化鈉。

進一步優(yōu)選的，所述羥胺為鹽酸羥胺、高氯酸羥胺、硫酸羥胺和羥胺溶液中的至少一種。

進一步優(yōu)選的，所述亞鐵離子的供體為高氯酸亞鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵和硫酸亞鐵中的至少一種。

進一步優(yōu)選的，所述鐵離子的供體為高氯酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵和硫酸鐵中的至少一種。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明不需要額外進行曝氣、加熱、紫外輻照、微波輻照、超聲空化及外加電磁場，僅需投加少量的亞鐵和/或鐵離子就極大地促進羥胺/過氧化氫體系生成自由基來降解水中有機污染物。

2、本發(fā)明具有自由基生成速度快、有機污染物去除效率高、羥胺和過二硫酸鹽利用率高、鐵泥產(chǎn)量少甚至不產(chǎn)生、不必增加其他處理設(shè)備、一次性投入成本低、運行費用低、操作簡單易行、適用范圍廣等優(yōu)點。

3、本發(fā)明與不加入亞鐵及鐵離子的羥胺/過氧化氫體系相比，具有自由基生成速度更快、有機污染物去除率可提高5～40倍等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1中羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果和加入亞鐵離子后對4-氯酚的去除效果的曲線圖。其中，●為羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果曲線；■為加入亞鐵離子后對4-氯酚的去除效果曲線。

圖2為本發(fā)明實施例2中羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果和加入鐵離子后對4-氯酚的去除效果的曲線圖。其中，●為羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果曲線；■為加入鐵離子后對4-氯酚的去除效果曲線。

具體實施方式

以下通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步的說明和描述。

實施例1

本實施例包括以下操作步驟：

用高氯酸和氫氧化鈉溶液將有機污染物為4-氯酚的待處理水體初始pH值調(diào)為3，然后向待處理水體中按順序先后加入鹽酸羥胺、過氧化氫以及硝酸亞鐵，在水溫為20℃下均勻攪拌反應(yīng)10min，即完成。其中，待處理水體中4-氯酚、鹽酸羥胺、過氧化氫和硝酸亞鐵的摩爾濃度比為0.1∶1∶1∶0.05。

本實施例中羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果和加入亞鐵離子后對4-氯酚的去除效果的曲線圖如圖1所示。其中，●為羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果曲線；■為加入亞鐵離子后對4-氯酚的去除效果曲線。從圖1中可以看出，在羥胺/過氧化氫反應(yīng)體系中加入硝酸亞鐵，顯著地促進了體系中活性自由基的生成以及有機污染物的有效去除；隨著反應(yīng)時間的延長，待處理水體中4-氯酚的殘余濃度越來越低；在10min反應(yīng)時間后，待處理水體中4-氯酚的殘余濃度只有初始濃度的10％左右，說明亞鐵離子強化羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除率較高。

實施例2

本實施例包括以下操作步驟：

用高氯酸和氫氧化鈉溶液將有機污染物為4-氯酚的待處理水體初始pH值調(diào)為3，然后向待處理水體中按順序先后加入鹽酸羥胺、過氧化氫以及硝酸鐵，在水溫為20℃下均勻攪拌反應(yīng)10min，即完成利用鐵離子強化羥胺/過氧化氫體系去除水中有機污染物4-氯酚的方法。其中，待處理水體中4-氯酚、鹽酸羥胺、過氧化氫和硝酸鐵的摩爾濃度比為0.1∶1∶1∶0.05。

本實施例中羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果和加入鐵離子后對4-氯酚的去除效果的曲線圖如圖2所示。其中，●為羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除效果曲線；■為加入鐵離子后對4-氯酚的去除效果曲線。從圖2中可以看出，在羥胺/過氧化氫反應(yīng)體系中加入硝酸鐵，顯著地促進了體系中活性自由基的生成以及有機污染物的有效去除；隨著反應(yīng)時間的延長，待處理水體中4-氯酚的殘余濃度越來越低；在10min反應(yīng)時間后，待處理水體中4-氯酚的殘余濃度同樣只有初始濃度的10％左右，說明鐵離子強化羥胺/過氧化氫體系對4-氯酚的去除率較高。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知，本發(fā)明的技術(shù)方案在下述范圍內(nèi)變化時，仍然能夠得到與上述實施例相同或相近的技術(shù)效果，仍然屬于本發(fā)明的保護范圍：

一種利用鐵離子催化羥胺與過氧化氫反應(yīng)去除水中有機污染物的方法，包括如下步驟：

(1)用pH調(diào)節(jié)劑將待處理水體中的pH調(diào)為2～6；

(2)將羥胺、過氧化氫以及亞鐵離子和/或鐵離子加入步驟(1)處理后的水體中，在水溫為0～35℃下攪拌反應(yīng)10～60min，其中待處理水體中的有機污染物、羥胺、過氧化氫和亞鐵或鐵離子的摩爾濃度比為0.001～0.2∶0.2～2∶1∶0.0001～0.1。

所述pH調(diào)節(jié)劑包括高氯酸和氫氧化鈉。所述羥胺為鹽酸羥胺、高氯酸羥胺、硫酸羥胺和羥胺溶液中的至少一種。所述亞鐵離子的供體為高氯酸亞鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵和硫酸亞鐵中的至少一種。所述鐵離子的供體為高氯酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵和硫酸鐵中的至少一種。

本發(fā)明不需要額外進行曝氣、加熱、紫外輻照、微波輻照、超聲空化及外加電磁場，僅需投加少量的亞鐵和/或鐵離子就極大地促進羥胺/過氧化氫體系生成自由基來降解水中有機污染物。

本發(fā)明具有自由基生成速度快、有機污染物去除效率高、羥胺和過二硫酸鹽利用率高、鐵泥產(chǎn)量少甚至不產(chǎn)生、不必增加其他處理設(shè)備、一次性投入成本低、運行費用低、操作簡單易行、適用范圍廣等優(yōu)點。

本發(fā)明與不加入亞鐵及鐵離子的羥胺過氧化氫體系相比，具有自由基生成速度更快、有機污染物去除率可提高5～40倍等優(yōu)點。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。