CN101514043A - 高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法 - Google Patents

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Abstract

高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，它属于水处理技术领域。它解决了现有高锰酸钾对水中微量有机污染物去除率低的问题。本发明方法是向含有微量有机污染物的水中同时投加高锰酸钾和催化剂处理45min～5h，其中所述高锰酸钾的投加量为0.1～5mg/L，所述催化剂的投加量为0.1～100mg/L。本发明的方法具有工艺简单、操作管理简便、所用化学药品易得价廉、运行成本低、微量有机污染物去除率高的优点。与传统的高锰酸钾氧化相比，本发明方法对微量有机污染物的去除率可提高5％～60％。

Description

高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法。
背景技术
水源持续污染，饮用水标准越来越严格，使得饮用水除污染问题越来越引起人们的关注。常规饮用水处理工艺已经很难满足人们对水质的要求，国内外的试验研究与实际生产结果表明，受污染水源水经过常规的混凝、沉淀、过滤、消毒工艺通常只能去除水中微量有机污染物的20％～30％，且溶解性微量有机污染物的存在不利于破坏胶体的稳定性而使常规处理工艺对原水浊度的去除效果明显下降，因此为减轻其对人类健康的危害，寻找有效的深度处理技术来强化去除微量有机污染物迫在眉睫。
高锰酸钾应用于水处理具有易于运输、储存、投加方便、价格低、处理效果好、无毒副产物产生等特点，因此已经在水厂中广泛应用于控制臭味和微生物的生长，抑制地表水中藻类的繁殖，去除藻毒素，去除色度、铁、锰，亚砷酸盐等。高锰酸钾是一种绿色氧化剂，已经受到越来越多的关注和应用。但是当利用高锰酸钾氧化水源中的微量有机污染物时，存在对微量有机污染物去除率低缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有高锰酸钾对水中微量有机污染物去除率低的问题，特别是为了解决对水中难降解微量有机污染物去除率低的问题，而提供了高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法。
本发明高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法是向含有微量有机污染物的水中同时投加高锰酸钾和催化剂处理45min～5h，其中高锰酸钾的投加量为0.1～5mg/L，催化剂的投加量为0.1～100mg/L。
所述的催化剂为均相催化剂或非均相催化剂。所述的均相催化剂是Ca(II)、Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Mn(II)、Al(III)、腐殖酸、NaOH、Na2SO3、Na2S2O3、Na3PO4、Na2HPO4及NaH2PO4中的一种或其中几种的复合。所述的非均相催化剂为活性氧化铝、羟基氧化铁、氧化铁、二氧化钛、沸石、氧化铜、二氧化锰及粘土中的一种或其中几种的复合。
本发明利用高锰酸钾催化氧化工艺处理各种微量有机污染物，大大提高微量有机污染物的去除率，全面提高处理后水质，其氧化产物可用活性炭去除。本发明方法对难降解、高稳定性微量污染物去除能力全面超过传统的常规水处理技术及高锰酸钾处理技术，而且与传统的高锰酸钾处理技术相比，本发明处理相同单位量水所需的高锰酸钾量大大降低，因此可以大幅度降低水处理成本。本发明方法可单独使用，将高锰酸钾和催化剂加到高锰酸钾催化氧化接触反应器中对受污染的水源进行处理；本工艺也可与其它水处理工艺联合使用，高锰酸钾和催化剂可用计量泵投加到源水水泵的吸水管中，或在混凝前投加，或在过滤前投加。
本发明的方法具有工艺简单、操作管理简便、所用化学药品易得价廉、运行成本低、及微量有机污染物的去除率高的优点；本发明对微量有机污染物的去除率提高了5％～60％。对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本发明方法的苯酚去除率提高了5％～58％。
附图说明
图1是具体实施方式十六中苯酚的去除率图，图中-■-表示Ca(II)催化高锰酸钾去除苯酚的去除率曲线，-●-表示单独采用高锰酸钾去除苯酚的去除率曲线；图2是具体实施方式十七中苯酚的去除率图，图中-●-表示单独采用高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线，-■-表示投加量为5mg/L的Cu(II)催化高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线，-▲-表示投加量为50mg/L的Cu(II)催化高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线；图3是具体实施方式十八中pH＝6源水的苯酚去除率图，图中---●---表示投加量为1mg/L的腐殖酸催化高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线，-●-表示单独采用高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线；图4是具体实施方式十八中pH＝7源水的苯酚去除率图，图中---●---表示投加量为1mg/L的腐殖酸催化高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线，-●-表示单独采用高锰酸钾氧化去除苯酚的去除率曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法是向含有微量有机污染物的水中同时投加高锰酸钾和催化剂处理45min～5h，其中高锰酸钾的投加量为0.1～5mg/L，催化剂的投加量为0.1～100mg/L。
本实施方式对微量有机污染物的去除率提高5％～60％。对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高5％～58％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：高锰酸钾的投加量为0.5～0.6mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高10％～25％。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：高锰酸钾的投加量为1.2～1.4mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高15％～30％。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：高锰酸钾的投加量为1.0mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高15％～25％。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：催化剂的投加量为0.5～80mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至四相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高8％～55％。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：催化剂的投加量为1.0～70mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至四相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高10％～50％。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：所述催化剂的投加量为10～50mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至四相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高15％～40％。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：催化剂的投加量为20mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至四相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高15％～25％。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：催化剂的投加量为30mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至四相同。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～8的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高30％～35％。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是：所述的催化剂为均相催化剂或非均相催化剂。其它步骤及参数与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是：所述的均相催化剂是Ca(II)、Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Mn(II)、Al(III)、腐殖酸、NaOH、Na2SO3、Na2S2O3、Na3PO4、Na2HPO4及NaH2PO4中的一种或其中几种的复合。其它步骤及参数与具体实施方式十相同。
本实施方式均相催化剂为复合物时，各种混合物之间按任意比进行复合；Ca(II)由CaCl2提供，Cu(II)由CuCl2或CuSO4提供，Co(II)由CoCl2提供，Ni(II)由NiCl2提供，Zn(II)由ZnCl2，Fe(II)由FeCl2或FeSO4提供，Fe(III)由FeCl3或Fe2(SO4)3提供，Mn(II)由MnCl2提供，Al(III)由AlCl3或Al2(SO4)3提供。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～7的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高5％～58％。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十不同的是：所述的非均相催化剂为活性氧化铝、羟基氧化铁、氧化铁、二氧化钛、沸石、氧化铜、二氧化锰及粘土中的一种或其中几种的复合。其它步骤及参数与具体实施方式十相同。
本实施方式非均相催化剂为复合物时，各种混合物之间按任意比进行复合。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝6～7的水进行处理45min，与高锰酸钾氧化相比，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高5％～60％。
具体实施方式十三：本实施方式高锰酸钾氧化水中微量有机污染物的方法，是向含有微量有机污染物的水中同时投加高锰酸钾和均相催化剂，其中高锰酸钾的投加量为0.5～3.0mg/L，均相催化剂的投加量为1～10mg/L。
本实施方式采用对苯酚去除来验证实验效果，具体如下：
采用投加量为50μmol/L的高锰酸钾对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝7的水进行处理45min，苯酚的去除效率为46.5％。相同的条件下，本实施方式方法的苯酚去除率可以提高5％～30％。
具体实施方式十四：本实施方式高锰酸钾氧化水中微量有机污染物的方法，是向含有微量有机污染物的水中同时投加高锰酸钾和均相催化剂，其中高锰酸钾的投加量为0.5～3.0mg/L，非均相催化剂的投加量为10～50mg/L。
本实施方式采用对苯酚去除来验证本发明的效果，具体如下：采用投加量为50μmol/L的高锰酸钾对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝7的水进行处理45min，苯酚的去除效率为46.5％。相同的条件下，采用本实施方式方法的苯酚去除率可以提高10％～40％。
具体实施方式十五：本实施方式高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法是向含有微量有机污染物的水中投加高锰酸钾和CaCl2，其中高锰酸钾的投加量为0.55mg/L，Ca(II)的投加量为50mg/L。
本实施方式采用对含苯酚的水进行处理来验证本发明效果，具体是对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝7的水进行处理45min，以投加量为50μmol/L的高锰酸钾作对照，结果如图1所示。与无钙离子的情况相比，本实施方式方法对苯酚去除率提高了5.4％。
具体实施方式十六：本实施方式高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法是向含有微量有机污染物的水中投加高锰酸钾与CuCl2，其中高锰酸钾的投加量为2.75mg/L，Cu(II)的投加量为5～50mg/L。
本实施方式采用对含苯酚的水进行处理来验证本发明效果，具体是对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH＝7的水进行处理45min，以投加量为50μmol/L的高锰酸钾作对照，结果如图3所示。与仅使用高锰酸钾进行处理相比，本实施方式中Cu(II)的投加量为5mg/L时对苯酚去除率提高了6.1％，本实施方式中Cu(II)的投加量为50mg/L时对苯酚去除率提高了23.6％。
具体实施方式十七：本实施方式与高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法是向含有微量有机污染物的水中投加高锰酸钾与腐殖酸，其中高锰酸钾的投加量为2.75mg/L，腐殖酸投加量为1mg/L。
本实施方式采用对含苯酚的水进行处理来验证本发明效果，具体是分别对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH值为6的水和含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH值为7的水进行处理45min，以投加量为50μmol/L的高锰酸钾作对照。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH值为6的水处理结果由图3所示，与仅使用高锰酸钾进行处理相比，本实施方式对苯酚的去除率提高了57.9％。
对含初始浓度为10μmol/L苯酚、pH值为7的水处理结果由图4所示，本实施方式方法与仅使用高锰酸钾进行处理相比，本实施方式对苯酚的去除率提高了27.0％。

Claims (10)

1、高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于高锰酸钾氧化水中微量有机污染物的方法是向含有微量有机污染物的水中同时投加高锰酸钾和催化剂处理45min～5h，其中高锰酸钾的投加量为0.1～5mg/L，催化剂的投加量为0.1～100mg/L。
2、根据权利要求1所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于高锰酸钾的投加量为0.5～0.6mg/L。
3、根据权利要求1所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于高锰酸钾的投加量为1.2～1.4mg/L。
4、根据权利要求1所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于高锰酸钾的投加量为1.0mg/L。
5、根据权利要求1所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于催化剂的投加量为0.5～80mg/L。
6、根据权利要求1所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于催化剂的投加量为10～50mg/L。
7、根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于所述的催化剂为均相催化剂或非均相催化剂。
8、根据权利要求7所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于所述的均相催化剂是Ca(II)、Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Mn(II)、Al(III)、腐殖酸、NaOH、Na2SO3、Na2S2O3、Na3PO4、Na2HPO4及NaH2PO4中的一种或其中几种的复合。
9、根据权利要求8所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于Ca(II)由CaCl2提供，Cu(II)由CuCl2或CuSO4提供，Co(II)由CoCl2提供，Ni(II)由NiCl2提供，Zn(II)由ZnCl2，Fe(II)由FeCl2或FeSO4提供，Fe(III)由FeCl3或Fe2(SO4)3提供，Mn(II)由MnCl2提供，Al(III)由AlCl3或Al2(SO4)3提供。
10、根据权利要求7所述的高锰酸钾催化氧化去除水中微量有机污染物的方法，其特征在于所述的非均相催化剂为活性氧化铝、羟基氧化铁、氧化铁、二氧化钛、沸石、氧化铜、二氧化锰及粘土中的一种或其中几种的复合。
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