控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法
【專利摘要】一種控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法，涉及一種水處理中溴酸鹽的控制方法。解決了基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化體系生成疑似致癌物——溴酸鹽，而造成的水質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。方法：向基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中投加氨，并攪拌，即可。本發(fā)明利用氨與水中溴酸鹽的中間產(chǎn)物次溴酸、含溴自由基反應(yīng)，從而抑制了中間產(chǎn)物的生成，實(shí)現(xiàn)溴酸鹽的控制。本方法能高效控制溴酸鹽生成，達(dá)到國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，同時(shí)不影響高級(jí)氧化體系的氧化能力，操作簡(jiǎn)單、使用安全、不改變?cè)刑幚砉に嚰斑\(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜陲嬘盟?、地下水、污水和工業(yè)廢水處理過程中溴酸鹽的控制。
【專利說明】
控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種控制水處理過程中溴酸鹽生成的方法，更具體地，涉及一種控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法，適用于飲用水、地下水、污水和工業(yè)廢水處理等。【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，水環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重，水的安全問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。高級(jí)氧化技術(shù)是降解水中難降解有毒有害污染物的有效方法。近年來，基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化工藝在水中污染物的去除方面得到了廣泛的關(guān)注、研究和實(shí)際應(yīng)用。 硫酸根自由基具有較高的氧化還原電位(2.5-3.1V)，相比羥基自由基更具選擇性，因此，基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化技術(shù)在污染物的治理方面具有良好前景。然而，基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化技術(shù)在處理含溴水體的過程中，在去除有毒有害污染物的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒性的氧化副產(chǎn)物——溴酸鹽(Fang and Shang，ES&T.，2012，46，8976)。溴酸鹽具有致癌性和遺傳毒性，美國環(huán)保署、世界衛(wèi)生組織都頒布規(guī)范限制其在飲用水中的最大允許濃度值為10 yg/L。
[0003]基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化體系在處理含溴水體過程中，硫酸根自由基首先將溴離子轉(zhuǎn)化成溴原子和次溴酸，然后進(jìn)一步將次溴酸氧化成溴酸鹽。在常規(guī)水處理?xiàng)l件下， 硫酸根自由基氧化溴離子產(chǎn)生溴酸鹽的轉(zhuǎn)化率很高，可達(dá)100%。因此，在推廣應(yīng)用基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化技術(shù)時(shí)，如何控制其溴酸鹽的生成十分重要。
[0004]目前對(duì)于溴酸鹽的控制技術(shù)主要有降低原水含溴量和降低溶液pH值等，但這些方法各自都存在一定的局限性。因此，為了保障基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系用于水處理時(shí)的水質(zhì)安全，有必要研發(fā)一種既保持高級(jí)氧化體系氧化能力、又可以有效、經(jīng)濟(jì)、可行的控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了控制目前基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系處理飲用水、地下水、污水和工業(yè)廢水過程中溴酸鹽生成的問題，而提供了一種控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法。本發(fā)明的方法可以有效控制體系中溴酸鹽的生成，在一定的條件下，控制效率甚至可以達(dá)到1〇〇%。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法，向基于硫酸根自由基高級(jí)氧化的水處理體系中投加氨，其中氨的投加量依水體溴離子濃度而定，按氨與溴的摩爾比為1:1?100:1投加，投加的氨可以為氨氣、氨水、硫酸銨/氯化銨/硝酸銨的任意一種或多種。
[0007]本發(fā)明的原理是將氨投加到基于硫酸根自由基高級(jí)氧化的水處理體系中。體系中硫酸根自由基會(huì)將溴離子氧化成中間產(chǎn)物一一溴原子和次溴酸，而加入的氨能夠與溴原子、次溴酸反應(yīng)生成溴銨，從而減少中間產(chǎn)物的生成，進(jìn)而減少溴酸鹽的生成量。
[0008]為了提高溴酸鹽生成的控制效果，優(yōu)選的，還可以向基于硫酸根自由基高級(jí)氧化的水處理體系中投加氨后充分?jǐn)嚢韬笤偌ぐl(fā)產(chǎn)生硫酸根自由基。
[0009]優(yōu)選的，所述基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系可以為紫外/電化學(xué)/過渡金屬/熱活化過硫酸鹽體系中的任意一種或組合。
[0010]優(yōu)選的，所述使用的過硫酸鹽為過硫酸鉀/鈉/鈣/鎂和單過硫酸鉀/鈉/鈣/鎂的任意一種或多種。
[0011]優(yōu)選的，所述投加的氨可以為氨氣、氨水、硫酸銨/氯化銨/硝酸銨中的任意一種或多種。[0012 ]氨的投加方式可以為氣體、固體粉末或溶液。
[0013]本發(fā)明含溴的水既可以是飲用水、地下水、污水或工業(yè)廢水。在實(shí)際的控制過程中，可以按照水質(zhì)參數(shù)和水質(zhì)要求，設(shè)計(jì)不同的藥劑配比，達(dá)高效控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的目的。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:首先，與降低原水含溴量相比，有明顯的性價(jià)比上的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明只需要采用普通廉價(jià)的氨，成本較低;其次，與降低pH值相比，本發(fā)明在很寬的pH范圍(pH 1 -14 )內(nèi)控制效果很好，省去調(diào)節(jié)pH值的藥劑成本;并且本發(fā)明加入的氨不影響硫酸根自由基體系的氧化能力，操作十分簡(jiǎn)單，易于推廣應(yīng)用;使用安全，可以用于保障水質(zhì)安全。【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】6的控制紫外/過硫酸鹽體系中溴酸鹽生成的效果圖。
[0016]圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】7的控制鈷(II)/單過硫酸鹽體系中溴酸鹽生成的效果圖。【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0018]本發(fā)明“一種控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法”涉及到一種通過向基于硫酸根自由基高級(jí)氧化的水處理體系中投加氨，從而有效控制溴酸鹽的生成。
[0019]【具體實(shí)施方式】1本實(shí)施方式基于控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法按以下方法進(jìn)行:向使用紫外活化過硫酸鹽體系處理的含溴水中投加氨，并充分?jǐn)嚢?，然后進(jìn)行光輻照，即完成控制紫外/過硫酸鹽高級(jí)氧化體系中溴酸鹽的生成。其中過硫酸鹽為過硫酸鈉/ 鉀/鈣/鎂或單過硫酸鈉/鉀/鈣/鎂，氨為硫酸銨/氯化銨/硝酸銨，氨的投加量根據(jù)水中溴離子濃度而定，氨與溴的摩爾比為1:1?100:1投加。
[0020]本實(shí)施方式中光輻照可以采用太陽光、低壓汞燈、中壓汞燈、高壓汞燈、汞齊紫外燈、鹵素?zé)艏纯蓾M足使用條件，也可以利用氙燈、黑燈、真空紫外燈、X射線、a射線或y射線中的一種。
[0021]本實(shí)施方式氨和過硫酸鹽的投加方式采用是固體粉末投加，紫外光的輻照采用過流式，紫外光源外壁需要嵌套石英管加以保護(hù)。紫外光的輻照設(shè)備需要做好安全防護(hù)。在具體使用時(shí)，紫外光輻照的強(qiáng)度要保持穩(wěn)定，并需要定期清洗或更換紫外光源以保持紫外劑量的要求。
[0022]【具體實(shí)施方式】2本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】1不同的是:氨的投加方式采用氣體的方式。[〇〇23]【具體實(shí)施方式】3本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】2不同的是:氨和過硫酸鹽的投加方式采用溶液的方式。 [〇〇24]【具體實(shí)施方式】4本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】3不同的是:過硫酸鹽的活化方式為過渡金屬活化。過渡金屬可以為 Fe27Co27Ti37Cu27Ag7Mn2+/Ce2+等。[〇〇25]【具體實(shí)施方式】5本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】4不同的是，過硫酸鹽的活化方式為熱活化?；罨瘻囟葹?40-60。。。
[0026] 【具體實(shí)施方式】6本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】3不同的是，過硫酸鈉的投加量為500 yM，水中溴離子的濃度為20 yM，硫酸銨的投加量為100 yM，pH值調(diào)節(jié)為7,紫外光源為發(fā)射254 nm波長(zhǎng)的低壓汞燈，紫外光強(qiáng)度為2.19 yEinstein I/1 s^1?？刂谱贤?過硫酸鹽體系中溴酸鹽生成的效果圖如圖1，其具體條件為:UV強(qiáng)度=2.19 yEinstein L—1 s—、[過硫酸鈉]=500 yM，[Br—] =20 虛，[NH4+] = 100 yM，pH 7。[〇〇27]【具體實(shí)施方式】7本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】4不同的是，采用硫酸鈷活化單過硫酸鉀，硫酸鈷投加量為 20 yM，單過硫酸鉀的投加量為200 yM，水中溴離子的濃度為5 yM，硫酸銨的投加量為200 y M，pH值調(diào)節(jié)為4 ± 0.1。控制鈷(II)/單過硫酸鹽體系中溴酸鹽生成的效果圖如圖2所示， 其具體條件為:[Br—]〇= 5 p M，[C〇2+]〇= 20 p M，[單過硫酸鉀]〇= 200 p M，[NH4+]= 200 p M, pH = 4 ± 0.1〇
[0028]以上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神原則之內(nèi)所作出的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法，其特征在于，向基 于硫酸根自由基高級(jí)氧化的水處理體系中投加氨，其中氨的投加量按氨與水中溴的摩爾比 為1:1?100:1投加。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法， 其特征在于，投加的氨為氨氣、氨水、硫酸銨/氯化銨/硝酸銨的任意一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法， 其特征在于，基于硫酸根自由基的高級(jí)氧化體系為紫外/電化學(xué)/過渡金屬/熱活化過硫酸 鹽體系中的任意一種或組合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法， 其特征在于，所述過硫酸鹽為過硫酸鉀/鈉/鈣/鎂和單過硫酸鉀/鈉/鈣/鎂的任意一種或多 種。5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方 法，其特征在于，所述氨的投加方式為氣體、固體粉末或溶液形式投加。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系中溴酸鹽生成的方法， 其特征在于，所述基于硫酸根自由基高級(jí)氧化體系處理水體為含溴地下水、飲用水、污水或 工業(yè)廢水中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C02F1/32GK106082423SQ201610598022
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日 公開號(hào)201610598022.1, CN 106082423 A, CN 106082423A, CN 201610598022, CN-A-106082423, CN106082423 A, CN106082423A, CN201610598022, CN201610598022.1
【發(fā)明人】方晶云, 侯少東, 潘明瑋, 郭愷恒
【申請(qǐng)人】中山大學(xué)