一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理方法，具體涉及一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單線態(tài)氧(1O2)是一種處于激發(fā)態(tài)的分子氧，與超氧自由基(02—‘)、羥基自由基(.0H)、硫酸根自由基(S04‘ — )等活性氧物種類似，化學(xué)性質(zhì)活潑、不穩(wěn)定，在自然界中廣泛存在，是化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域最長(zhǎng)涉及的活性氧之一，具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)活性高、存活時(shí)間短、氧化后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物等特點(diǎn)，屬于綠色、環(huán)境友好型氧化劑。
[0003]但是現(xiàn)有的水處理并不能夠很好的完成對(duì)污水的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法。
[0005]本發(fā)明的一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法，它是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0006]將催化劑和氧化劑按照摩爾比為1:(I?10)的比例混合后，加入到待處理水中，控制過(guò)氧化物在待處理水中的濃度保持在0.3?300mg/L，在水力反應(yīng)停留時(shí)間為5?60min、攪拌狀態(tài)的條件下，進(jìn)行水處理，即完成催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧的水處理;其中，所述的催化劑為丙酮酸，所述的氧化劑為過(guò)氧化物。
[0007]所述過(guò)氧化物為過(guò)一硫酸鹽、過(guò)碳酸鹽中一種或幾種按任意比混合的混合物。其中，過(guò)一硫酸鹽為過(guò)一硫酸鈉(NaHSO5)、過(guò)一硫酸鉀(KHSO5)、過(guò)一硫酸銨(NH4HSO5)、過(guò)一硫酸鈣(Ca(HSO5)2)、過(guò)一硫酸鎂(Mg(HSO5)2)中的一種或幾種按任意比混合的混合物;過(guò)碳酸鹽為過(guò)碳酸鈉(Na2CO4)、過(guò)碳酸鉀(K2CO4)中的一種或兩種按任意比混合的混合物。
[0008]本發(fā)明的一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法的原理如下:首先，丙酮酸催化過(guò)氧化物(過(guò)一硫酸鹽或過(guò)碳酸鹽)產(chǎn)生雙環(huán)氧中間體;然后，雙環(huán)氧中間體進(jìn)一步與過(guò)氧化物反應(yīng)產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)和丙酮酸，同時(shí)雙環(huán)氧中間體也會(huì)發(fā)生自分解產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)和丙酮酸，生成的丙酮酸繼續(xù)催化過(guò)氧化物，在反應(yīng)中起到循環(huán)催化的作用;利用產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性單線態(tài)氧降解水中的有機(jī)污染物，達(dá)到除污染的目的。具體反應(yīng)機(jī)理見附圖1。
[0009]本發(fā)明的一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010](I)環(huán)境友好型氧化劑單線態(tài)氧(1O2)反應(yīng)活性強(qiáng)、除污染效率高、氧化后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。
[0011 ] (2)丙酮酸作為生物體基本代謝的中間產(chǎn)物之一，是葡萄糖糖酵解的最終產(chǎn)物，被廣泛用于食品加工等過(guò)程，因此，丙酮酸作為催化劑，安全可靠，無(wú)毒副作用。
[0012](3)丙酮酸能夠與水中存在的鈣鎂離子(Ca2+、Mg2+)形成絡(luò)合物丙酮酸鹽(丙酮酸鈣、丙酮酸鎂)，由于丙酮酸絡(luò)合鈣鎂離子后增強(qiáng)了羧酸官能團(tuán)的吸電子能力，因此丙酮酸鹽催化過(guò)氧化物(過(guò)一硫酸鹽或過(guò)碳酸鹽)的能力比丙酮酸更強(qiáng)。
[0013](4)綠色氧化劑過(guò)氧化物(過(guò)一硫酸鹽、過(guò)碳酸鹽)作為粉末狀固體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，價(jià)格適中，商業(yè)易得，操作簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。
[0014](5)反應(yīng)pH適用范圍寬，受水體條件影響小，可以在水廠進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，更適用于應(yīng)急處理。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法反應(yīng)機(jī)理圖；
[0016]圖2是實(shí)施例1中一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法對(duì)水中莠去津的氧化去除效果圖；其中，□表示單獨(dú)利用過(guò)一硫酸鉀對(duì)水中莠去津進(jìn)行氧化降解，.表示利用丙酮酸催化過(guò)一硫酸鉀產(chǎn)生的單線態(tài)氧對(duì)水中莠去津進(jìn)行氧化降解；
[0017]圖3是實(shí)施例2中一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法對(duì)水中雙酸A的氧化去除效果圖；其中，?表示單獨(dú)利用過(guò)碳酸鈉對(duì)水中雙酚A進(jìn)行氧化降解，?表示利用丙酮酸催化過(guò)碳酸鈉產(chǎn)生的單線態(tài)氧對(duì)水中雙酸A進(jìn)行氧化降解；
[0018]圖4是實(shí)施例3中一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法對(duì)水中有機(jī)污染物四環(huán)素、金霉素、土霉素、頭孢、阿莫西林、磺胺異惡唑、三氯生、雌酮、雌二醇、雌三醇、壬基酚、苯酚、苯胺、雙氯滅痛的氧化去除效果圖；其中，□表示單獨(dú)利用過(guò)氧化物對(duì)水中有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解，■表示利用丙酮酸催化過(guò)氧化物產(chǎn)生的單線態(tài)氧對(duì)水中有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0020]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式為一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法，它是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0021]將催化劑和氧化劑按照摩爾比為1:(I?10)的比例混合后，加入到待處理水中，控制過(guò)氧化物在待處理水中的濃度保持在0.3?300mg/L，在水力反應(yīng)停留時(shí)間為5?60min、攪拌狀態(tài)的條件下，進(jìn)行水處理，即完成催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧的水處理;其中，所述的催化劑為丙酮酸，所述的氧化劑為過(guò)氧化物。
[0022]本實(shí)施方式的一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法的原理如下:首先，丙酮酸催化過(guò)氧化物(過(guò)一硫酸鹽或過(guò)碳酸鹽)產(chǎn)生雙環(huán)氧中間體;然后，雙環(huán)氧中間體進(jìn)一步與過(guò)氧化物反應(yīng)產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)和丙酮酸，同時(shí)雙環(huán)氧中間體也會(huì)發(fā)生自分解產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)和丙酮酸，生成的丙酮酸繼續(xù)催化過(guò)氧化物，在反應(yīng)中起到循環(huán)催化的作用;利用產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性單線態(tài)氧降解水中的有機(jī)污染物，達(dá)到除污染的目的。具體反應(yīng)機(jī)理見附圖1。
[0023]本實(shí)施方式的一種催化過(guò)氧化物產(chǎn)生單線態(tài)氧除污染的水處理方法的優(yōu)點(diǎn):(I)環(huán)境友好型氧化劑單線態(tài)氧(1O2)反應(yīng)活性強(qiáng)、除污染效率高、氧化后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。(2)丙酮酸作為生物體基本代謝的中間產(chǎn)物之一，是葡萄糖糖酵解的最終產(chǎn)物，被廣泛用于食品加工等過(guò)程，因此，丙酮酸作為催化劑，安全可靠，無(wú)毒副作用。(3)丙酮酸能夠與水中存在的鈣鎂離子(Ca2+、Mg2+)形成絡(luò)合物丙酮酸鹽(丙酮酸鈣、丙酮酸鎂)，由于丙酮酸絡(luò)合鈣鎂離子后增強(qiáng)了羧酸官能團(tuán)的吸電子能力，因此丙酮酸鹽催化過(guò)氧化物(過(guò)一硫酸鹽或過(guò)碳酸鹽)的能力比丙酮酸更強(qiáng)。(4)綠色氧化劑過(guò)氧化物(過(guò)一硫酸鹽、過(guò)碳酸鹽)作為粉末狀固體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，價(jià)格適中，商業(yè)易得，操作簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)后不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物。(5)反應(yīng)pH適用范圍寬，受水體條件影響小，可以在水廠進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，更適用于應(yīng)急處理。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述待處理水為水源水、污水或污水廠二級(jí)出水。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述過(guò)氧化物為過(guò)一硫酸鹽、過(guò)碳酸鹽中一種或幾種按任意比混合的混合物。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:過(guò)一硫酸鹽為過(guò)一硫酸鈉(NaHSO5)、過(guò)一硫酸鉀(KHSO5)、過(guò)一硫酸銨(NH4HSO5)、過(guò)一硫酸鈣(Ca(HSO5)2)、過(guò)一硫酸鎂(Mg(HSO5)2)中的一種或幾種按任意比混合的混合物。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:過(guò)碳酸鹽為過(guò)碳酸鈉(Na2CO4)、過(guò)碳酸鉀(K2CO4)中的一種或兩種按任意比混合的混合物。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑的摩爾比為I: (2?10)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑的摩爾比為I: (2?8)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑的摩爾比為I: (2?6)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑的摩爾比為I: (2?5)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑的摩爾比為I: (2?4)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】十一:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:催化劑與氧化劑的摩爾比為I: (2?3)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:控制過(guò)氧化物在待處理水中的濃度保持在0.5?280mg/L，在水力反應(yīng)停留時(shí)間為10?50min、攪拌狀態(tài)的條件下，進(jìn)行水處理。其它與【具體實(shí)施方式】一相同