CN102951721A - 一种化学氧化去除水中氯代烃的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，主要是通过过碳酸钠(Na₂CO₃·1.5H₂O₂，SPC)的氧化作用，去除地下水中存在的几种氯代烃污染物，属于环境治理技术领域；本发明的方法是在处理过程中，保证过碳酸钠存在的条件下，对氯代烃进行处理；同时添加Fe²⁺来对氧化剂进行活化，加速化学氧化过程。本方法的优越性在于：该方法简单易行，效果显著；过碳酸钠作为一种绿色的氧化剂，具有极强的氧化能力；氯代烃的去除效率高，三氯乙烯的去除率达到99.9％；该方法脱氯速度快，三氯乙烯基本在5分钟内完全去除，没有中间产物的累积，无二次污染且造价低廉。

Description

一种化学氧化去除水中氯代烃的方法

【技术领域】

本发明涉及水处理技术领域，具体地说，是一种化学氧化去除水中氯代烃的方法。

【背景技术】

地下水是地球上最为重要的淡水资源之一。随着工农业的迅速发展，越来越多的地下水被污染。大量应用于脱脂、干洗等现代工业中的四氯乙烯、三氯乙烯、氯仿等氯代烃类有机物溶剂，在世界各地地下水中被频繁检出，已然成为了地下水污染的主要来源，又因具有“三致”效应，其中绝大部分已被各国列为优先控制的有毒有害有机污染物。因此，对氯代有机污染物治理的研究具有重要意义。我国科学家经过这几年的努力，在氯代烃污染物的治理方面已经取得了一定的成果，但是面对种类繁多的有机污染物，这些成果还是不够的，这样就迫切的需要适合我国国情的地下水净化和处理的相关技术。

鉴于地下环境受氯代烃类污染的广泛性以及氯代烃类污染物对环境生态的强危害性，国内外学者广泛开展了地下水环境中的氯代烃类污染物的控制与修复技术。目前国内外研究去除氯代烃的主要方法包括：金属双金属还原法、微生物降解法以及高级氧化法(AOPs)。

一、金属双金属还原法

零价铁金属对氯代烃有良好的降解效果在20世纪70年代就已经得到证实，并且这种处理方法操作方便成本较低。但在实际应用中，铁的氧化产物会在表面形成一层保护膜，阻止了金属与有机污染物进行电子转移，从而使氯代烃的去除效率逐渐下降。基于这种情况，研究者们发展了双金属体系，即在零价铁表面镀上第二种金属，这样增加了电化学的反应程度，试验证明该方法能加快氯代烃的降解速率。然而复杂的地下水环境条件，工程措施及运行维护的繁琐，加上双金属材料的高成本使得该方法在工程上的应用和推广受到阻碍，还需进一步改善和提高此方法的实用性。

二、微生物降解法

生物修复是指利用特定的生物吸收、转化或降解环境污染物，从而达到净化环境的目的。而氯代烃的生物降解机理分为好氧降解、厌氧转化以及共代谢，生物降解的方法降解快速，效果显著且针对性强。但该技术也存在局限性：选取的微生物有时需要进行特定的驯化；污染物的毒性有时会抑制微生物的活性；微生物降解成本过高同时也需要持续的监控和维护。

三、高级氧化法

高级氧化技术是20世纪80年代开始形成的处理有毒污染物的技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基(·OH)，该自由基具有极强的氧化性，通过自由基反应能够将难于生物降解的有机污染物有效地分解，甚至彻底转化为无害无机物，如二氧化碳和水等。现有的高级氧化技术包括湿式空气氧化技术、超临界水氧化技术、电化学水处理技术等等，然而普遍存在氧化不彻底，易生成引起二次污染的中间产物，应用成本高且应用条件苛刻的缺点，同时直接单独投加氧化剂对氯代烃处理效果较差。

因此需要寻找一种对氯代烃类有机物去除效果良好的去除方法。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种化学氧化去除水中氯代烃的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，其具体步骤为，配制20mg/L的氯代烃溶液并倒入反应器中，向氯代烃溶液中投加相对氯代烃的摩尔比例为5∶1～10∶1的SPC固体颗粒进行氧化反应；再投加FeSO₄·7H₂O对氧化剂进行的活化；在不同的时间段从反应器中进行取样，用气相色谱仪测定样品的氯代烃含量，发现经上述化学氧化后，氯代烃的去除效果显著。

所述的氯代烃为1，1-二氯乙烯(1，1-DCE)、三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)；

所说的反应条件是：在反应器中控制反应温度在20℃～40℃，同时对反应过程进行搅拌，转速为200r/min；

所述的氧化剂活化方式：投加硫酸亚铁固体进行活化，硫酸亚铁和过碳酸钠的摩尔比在1∶1～3∶1这个范围内效果最佳；

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明操作简单易行且效果显著；

(2)过碳酸钠价格低廉，作为氧化剂可直接在实验室进行制备；

(3)过碳酸钠水溶性好，在反应过程中能充分与氯代烃进行接触达到最佳的处理效果；

(4)本发明的化学氧化过程中没有产生二次污染，最终产物为二氧化碳和水；

(5)本发明的过碳酸钠的氧化能力强，和氯代烃的摩尔比例在3∶1～10∶1时，氯代烃的去除率达到99.9％；

(6)本发明的反应过程受温度影响较小，适合的环境较多，应用广泛。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种化学氧化去除水中氯代烃的方法的具体实施方式。

实施例1

在初始浓度为20mg/L的TCE溶液中，依次投加80.0mg SPC和285.0mgFeSO₄·7H₂O，进行缓慢搅拌，同时通过循环水使反应温度控制在40℃，反应时间60min，分别在2、5、10、20、40、60分钟进行取样萃取，然后用气相色谱仪分析TCE浓度，结果经本发明工艺处理的TCE在2分钟左右去除率达到99.9％。

实施例2

在初始浓度为10mg/L的TCE溶液中，依次投加40.0mg SPC和142.5mgFeSO₄·7H₂O，进行缓慢搅拌，同时通过循环水使反应温度控制在20℃，反应时间60min，分别在2、5、10、20、40、60分钟进行取样萃取，然后用气相色谱仪分析TCE浓度，结果经本发明工艺处理的TCE在5分钟左右去除率达到99.9％。

实施例3

在初始浓度为40mg/L的TCE溶液中，依次投加160.0mg SPC和570.0mgFeSO₄·7H₂O，进行缓慢搅拌，同时通过循环水使反应温度控制在20℃，反应时间60min，分别在2、5、10、20、40、60分钟进行取样萃取，然后用气相色谱仪分析TCE浓度，结果经本发明工艺处理的TCE在5分钟左右去除率达到99％。

实施例4

在初始浓度为20mg/L的PCE溶液中，依次投加63.4mg SPC和224.7mgFeSO₄·7H₂O，进行缓慢搅拌，同时通过循环水使反应温度控制在20℃，反应时间60min，分别在2、5、10、20、40、60分钟进行取样萃取，然后用气相色谱仪分析PCE浓度，结果经本发明工艺处理的PCE在2分钟左右去除率达到99.9％。

实施例5

在初始浓度为40mg/L的PCE溶液中，依次投加126.8mg SPC和449.4mgFeSO₄·7H₂O，进行缓慢搅拌，同时通过循环水使反应温度控制在40℃，反应时间60min，分别在2、5、10、20、40、60分钟进行取样萃取，然后用气相色谱仪分析PCE浓度，结果经本发明工艺处理的PCE在2分钟左右去除率达到99％。

实施例6

在初始浓度为20mg/L的1，1-DCE溶液中，依次投加108.0mg SPC和384.0mg FeSO₄·7H₂O，进行缓慢搅拌，同时通过循环水使反应温度控制在20℃，反应时间60min，分别在5、10、20、40、60分钟进行取样萃取，然后用气相色谱仪分析1，1-DCE浓度，结果经本发明工艺处理的1，1-DCE在5分钟左右去除率达到99％。

本发明的方法是在处理过程中，保证过碳酸钠(Na₂CO₃·1.5H₂O₂)存在的条件下，对氯代烃进行处理；同时添加Fe²⁺来对氧化剂进行活化，加速化学氧化过程。本方法的优越性在于：该方法简单易行，效果显著；过碳酸钠作为一种绿色的氧化剂，具有极强的氧化能力；氯代烃的去除效率高，三氯乙烯的去除率达到99.9％；该方法脱氯速度快，三氯乙烯基本在5分钟内完全去除，没有中间产物的累积，无二次污染且造价低廉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，其特征在于，具体步骤为，将氯代烃溶液并倒入反应器中，向氯代烃溶液中投加相对氯代烃的摩尔比例为5∶1～10∶1的过碳酸钠固体颗粒进行氧化反应；再投加硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)对氧化剂进行活化；得到处理后的水。

2.如权利要求1所述的一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的氯代烃为1，1-二氯乙烯、三氯乙烯和四氯乙烯。

3.如权利要求1所述的一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的氯代烃溶液的浓度为20mg/L。

4.如权利要求1所述的一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，其特征在于，所说的反应条件是：在反应器中控制反应温度在20℃～40℃。

5.如权利要求1所述的一种化学氧化去除水中氯代烃的方法，其特征在于，所述的氧化剂活化方式：投加硫酸亚铁固体进行活化，硫酸亚铁和过碳酸钠的摩尔比为1∶1～3∶1。