CN102381740A - 一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，它涉及一种去除水中含氮消毒副产物的方法。基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法按以下步骤进行：向含有含氮消毒副产物的水中投加过硫酸盐，然后光辐照，即完成。本发明通过向水中投加过硫酸盐或者其相关的复合药剂，并利用紫外辐照，产生大量的自由基进攻含氮消毒副产物，实现脱氮、脱卤。本发明操作简单，效果明显，使用安全，无毒副产物产生。采用本发明的方法处理后，各种含氮消毒副产物均可以达到彻底的去除，包括：卤乙腈、卤代硝基甲烷、亚硝胺类化合物、卤代氰、卤代乙酰胺、卤代吡咯和有机氯胺，此外本发明可以同步去除其他有机物，并可以抑制、杀死水中的微生物。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除水中含氮消毒副产物的方法。
背景技术
氯化消毒是当前世界各地最广泛应用的消毒技术，它为饮用水水质的生物安全性提供了有效的保障，同时却产生了有毒有害的消毒副产物，对饮用水的化学安全性产生威胁，其中，常规的氯化消毒副产物，如：三卤甲烷和卤乙酸已经列入世界各国的饮用水水质规范，并得到了有效的控制。近年来新兴的消毒副产物——含氮消毒副产物，如：卤代乙腈、卤代硝基甲烷、卤代乙酰胺、卤代氰、卤代吡咯和亚硝胺类的物质等，它们的毒性高于三卤甲烷和卤乙酸2～3个数量级，且在水中的检出频率很高，已相继被美国环保局和世界卫生组织列为优先控制的污染物，引起了人们高度关注。水质调查研究表明，含氮消毒副产物存在于饮用水、污水和游泳池水中，可以通过饮用、皮肤吸收、呼吸等多种方式进入人体，对人体健康产生危害。
目前，很多研究集中在含氮消毒副产物的毒理特性、生成机理和前驱物的控制上面。研究表明，水中含氮消毒副产物来源于水中的有机氮(如：氨基酸、脂肪胺)和无机氮(如：氨氮和亚硝酸根离子)的氯化/氯胺化的过程，由于这些前驱物的亲水性，传统的水处理工艺，如：混凝、沉淀、过滤对其去除效率很有限。因此，水中的含氮消毒副产物的潜在危害很大，如何控制水中的已生成的含氮消毒副产物，以保证饮用水终端用户的水质安全、污水出水、游泳池水和地下水的水质安全，对目前水处理工艺是一个新的挑战。
关于水中含氮消毒副产物的控制技术的研究还很少，文献研究表明，紫外光降解可以去除某些亚硝胺类的含氮消毒副产物，但对其他含氮消毒副产物的降解效率很低；羟基自由基可以降解某些含氮消毒副产物，但降解效率不高，且容易受水质本底物质的干扰。
因此，非常有必要研发一种有效、经济、方便地去除水中含氮消毒副产物的技术，这种技术不仅可以用在饮用水中含氮消毒副产物的用户终端处理、游泳池水中含氮消毒副产物的处理和污水中含氮消毒副产物的控制，还可以用在地下水中含氮消毒副产物的修复。
发明内容
本发明目的是为了解决目前饮用水、污水和游泳池水中经常检出毒性很大的含氮消毒副产物污染的问题，而提供一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法。
基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法按以下步骤进行：向含有含氮消毒副产物的水中投加过硫酸盐，然后光辐照10S～20min，即完成去除水中含氮消毒副产物；其中过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸镁、单过硫酸钾、单过硫酸钠、单过硫酸铵、单过硫酸钙或单过硫酸镁；过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为1～10∶1投加；光辐照采用的光源为低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、汞齐紫外灯、卤素灯、氙灯、黑灯、真空紫外灯、X射线、α射线或γ射线，所述的中压汞灯和高压汞灯功率为1～60KW，其余光源的功率为6～150W。
本发明通过向水中投加过硫酸盐或者其相关的复合药剂，并利用紫外辐照，产生大量的自由基进攻含氮消毒副产物，实现脱氮、脱卤。本发明操作简单，效果明显，使用安全，无毒副产物产生。采用本发明的方法处理后，各种含氮消毒副产物均可以达到彻底的去除，此外本发明可以同步去除其他有机物，并可以抑制、杀死水中的微生物。
本发明的基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法可以彻底快速地去除水中的含氮消毒副产物，包括：卤乙腈、卤代硝基甲烷、亚硝胺类化合物、卤代氰、卤代乙酰胺、卤代吡咯和有机氯胺等。其中卤代含氮消毒副产物分为一卤代、二卤代和三卤代，卤代元素分为氯代、溴代和碘代，或者不同卤代元素的混合取代的含氮消毒副产物，如卤乙腈包括：一氯乙腈、一溴乙腈、一碘乙腈、二氯乙腈、氯溴乙腈、二溴乙腈、三氯乙腈、一溴二氯乙腈、二溴一氯乙腈和三溴乙腈；卤代硝基甲烷包括：一氯硝基甲烷、一溴硝基甲烷、一碘硝基甲烷、二氯硝基甲烷、氯溴硝基甲烷、二溴硝基甲烷、三氯硝基甲烷、一溴二氯硝基甲烷、二溴一氯硝基甲烷和三溴硝基甲烷；亚硝胺类化合物包括：亚硝基二甲胺、亚硝基甲基乙胺、亚硝基二乙胺、亚硝基二丙胺、亚硝基二丁胺、亚硝基二苯胺、亚硝基吡咯烷、亚硝基哌啶和亚硝基吗啉；卤代氰包括：氯代氰、溴代氰；卤代乙酰胺包括：一氯乙酰胺、一溴乙酰胺、一碘乙酰胺、二氯乙酰胺、氯溴乙酰胺、二溴乙酰胺、溴碘乙酰胺、二碘乙酰胺、氯碘乙酰胺、三氯乙酰胺、一溴二氯乙酰胺、二溴一氯乙酰胺和三溴乙酰胺；卤代吡咯包括：2，3，5-三氯吡咯和2，3，5-三溴吡咯；有机氯胺包括各种含氮有机物上的胺基被氯、溴或碘取代后的物质。
附图说明
图1为本发明实验1中对含氮消毒副产物二氯乙腈的去除曲线图，其中其中●表示单独紫外光对二氯乙腈的去除曲线，
表示过硫酸酸钾/UV对二氯乙腈的去除曲线；图2为本发明实验2中对含氮消毒副产物二氯酰胺的去除曲线图，其中-●-表示单独紫外光对二氯乙酰胺的去除曲线，
表示过硫酸酸钾和硫酸亚铁/UV对二氯乙酰胺的去除曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法按以下步骤进行：向含有含氮消毒副产物的水中投加过硫酸盐，然后光辐照10S～20min，即完成去除水中含氮消毒副产物；其中过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸镁、单过硫酸钾、单过硫酸钠、单过硫酸铵、单过硫酸钙或单过硫酸镁；过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为1～10∶1投加；光辐照采用的光源为低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、汞齐紫外灯、卤素灯、氙灯、黑灯、真空紫外灯、X射线、α射线或γ射线，所述的中压汞灯和高压汞灯功率为1～60KW，其余光源的功率为6～150W。
本实施方式步骤一中含有含氮消毒副产物的水是指饮用水中用户终端、小型家用水处理装置、游泳池水、污水或地下水，pH值为2～12。
本实施方式步骤一中过硫酸盐可以固体粉末投加，也可以配置成水溶液投加。
本实施方式光辐照采用的光源中涉及紫外光的辐照采用过流式、浸没式或表面辐照式；所述采用过流式或浸没式，在紫外光源外壁需要嵌套石英管加以保护。
本实施方式光辐照采用的光源中涉及紫外光的紫外光辐照的剂量越大，去除含氮消毒副产物的效果越好。
本实施方式中光辐照采用的光源中涉及紫外光的辐照的强度要保持稳定，需要定期清洗或更换紫外光源以保持紫外剂量的要求。
实验：
1、向含有二氯乙腈的水中投加过硫酸钾，然后光辐照，紫外光功率为10W，过硫酸钾投量为20mg/L，反应时间为10min，二氯乙腈初始浓度为500μg/L，水量750mL，结果如图1所示，可知，二氯乙腈在单独紫外条件下基本不发生光降解；其在20mg/L过硫酸钾条件下，也基本不发生光降解；二氯乙腈在过硫酸钾/紫外光联合作用下，降解速度极大提高，3min即可达到完全去除。
2、向含有二氯乙酰胺的水中投加过硫酸钾和硫酸亚铁，然后光辐照，过硫酸钾和硫酸亚铁投量为20mg/L，反应时间为10min，二氯乙酰胺初始浓度为500μg/L，水量750mL，结果如图2所示，可知，二氯乙酰胺在单独紫外条件下基本不发生光降解；其在20mg/L过硫酸钾条件下，也基本不发生光降解；二氯乙酰胺在过硫酸钾/紫外光联合作用下，降解速度极大提高，2min即可达到基本去除。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同是还可再加入盐酸、硝酸、氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、双氧水中的一种或者几种。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同是双氧水的投加量与过硫酸盐投加量的摩尔当量比为0.1～1∶1；铁离子的投加量与过硫酸盐的投加量的摩尔当量比为0.1～0.5∶1；酸的投加量为投加至水体的pH值为4～8。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同是过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为5∶1投加。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同是过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为8∶1投加。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同是光辐照30S。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同是光辐照10min。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
Claims (7)
1.一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法按以下步骤进行：向含有含氮消毒副产物的水中投加过硫酸盐，然后光辐照10S～20min，即完成去除水中含氮消毒副产物；其中过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙、过硫酸镁、单过硫酸钾、单过硫酸钠、单过硫酸铵、单过硫酸钙或单过硫酸镁；过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为1～10∶1投加；光辐照采用的光源为低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、汞齐紫外灯、卤素灯、氙灯、黑灯、真空紫外灯、X射线、α射线或γ射线，所述的中压汞灯和高压汞灯功率为1～60KW，其余光源的功率为6～150W。
2.根据权利要求1所述的一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于还可再加入盐酸、硝酸、氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、双氧水中的一种或者几种。
3.根据权利要求2所述的一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于双氧水的投加量与过硫酸盐投加量的摩尔当量比为0.1～1∶1；铁离子的投加量与过硫酸盐的投加量的摩尔当量比为0.1～0.5∶1；酸的投加量为投加至水体的pH值为4～8。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为5∶1投加。
5.根据权利要求4所述的一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于过硫酸盐的投加量按其与水中含氮消毒副产物的摩尔比为8∶1投加。
6.根据权利要求5所述的一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于光辐照30S。
7.根据权利要求5所述的一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法，其特征在于光辐照10min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120321 |