CN103523894A

CN103523894A - 一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法

Info

Publication number: CN103523894A
Application number: CN201310515758.4A
Authority: CN
Inventors: 马军; 赵晓丹; 刘玉蕾; 肖佳月; 吕东伟
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-01-22

Abstract

一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，它涉及一种水处理的方法。本发明是要解决现有水处理的方法存在对有机污染物去除率低的问题。制备方法：向原水中加入表面活性剂与高锰酸盐，搅拌溶解后进行气浮处理，将浮渣层刮除，得到处理后的原水。本发明水处理过程中的有机污染物的去除率在90%以上，而单独加入高锰酸钾氧化，水中有机污染物的去除率仅为40%，水中有机污染物的去除率提高了50%。本发明用于去除水中有机污染物。

Description

一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法

技术领域

本发明涉及一种水处理的方法。

背景技术

目前我国饮用水源90%以上受到不同程度的污染，其中典型的污染物有内分泌干扰物(EDCs)、药物和个人护理用品(PPCPs)、藻毒素等有机污染物，然而常规水处理工艺难以对这些有机物实现有效地去除。与常规去除工艺相比，化学氧化能破坏污染物的分子结构，使其转变为较为低毒或者无毒的物质，为后续的生物处理奠定基础，是去除有毒有害污染物的有效途径。水处理过程中常见的氧化剂有氯气、二氧化氯、氯胺、紫外线、超声波、臭氧、过氧化氢、过硫酸盐和高锰酸盐、高铁酸盐等。

氯类氧化剂主要用于去除水体中的病原微生物，起到消毒的作用；但是此类氧化剂会与水中的天然有机物作用产生含氮消毒副产物，比如二甲基亚硝胺(NDMA)、卤乙腈、卤代乙酰胺、卤代硝基甲烷类等。紫外线可用于杀灭病原有机物和降解水体中的有机污染物，但是受到水体深度的限制。超声波以其空化作用能在瞬间产生高温高压，有效去除有机污染物，然而由于其耗能高，难以广泛应用。臭氧能够氧化三卤甲烷和卤乙酸的前体物，产生的氧化产物有醛类和短链羧酸类物质，特别是臭氧会与溴离子反应生成溴酸盐，从而限制了其应用。另外，碘离子可以和氯或臭氧形成碘代消毒副产物。高铁酸盐是一种环境友好型氧化剂，其氧化还原电位从酸性环境中的2.20V到碱性环境中的0.7V，能够有效地处理各种污染物，比如异丁苯丙酸、磺胺类、卡马西平、氰酸盐、磺胺甲恶唑、乙硫氨酸、有机硫化合物和一系列的无机化合物。高铁酸盐的另一优点在于其在氧化过程中产生的铁氧化物纳米粒子能够起到混凝吸附的作用，从而有效地去除污染物，比如砷或者其他的重金属。但上述方法仍存在对有机污染物去除率率低的问题。

发明内容

本发明是要解决现有水处理的方法存在对有机污染物去除率低的问题，而提供一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法。

本发明一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，具体是按以下步骤进行：

一、向含有有机污染物的原水中加入表面活性剂与高锰酸盐，搅拌溶解得到混合溶液；其中高锰酸盐的投加量为每升水加入0.01mg～500mg的高锰酸盐；所述表面活性剂与高锰酸盐的质量比为（0.5～500）:1，所述的高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠；所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂、含氟表面活性剂、含硅表面活性剂、含硼表面活性剂、木质素磺酸盐、冠醚类表面活性剂中的一种或几种组合的混合物；

二、将步骤一得到的混合溶液进行搅拌，搅拌时间为0.1min～300min，然后对混合溶液进行气浮处理，气浮处理时间为30min～100min，将出现的浮渣层刮除，得到处理后的原水。

本发明的有益效果是：

1、采用本发明，水处理过程中的有机污染物的去除率在90%以上，而单独加入高锰酸钾氧化，水中有机污染物的去除率仅为40%，水中有机污染物的去除率提高了50%。

2、本发明对于提高饮用水水质也有重要的参考价值，拓展了高锰酸盐在水处理中的应用范围。无需增加、改造现有的水处理设备，而且还可以与其他水处理工艺联合使用。

3、本发明采用高锰酸盐氧化技术和气浮技术联用可以有效地实现有机污染物的去除。高锰酸盐在控制藻毒素、氯化消毒副产物、除嗅、脱色和控制铁锰等领域都具有较好的效果。作为固体氧化剂，高锰酸盐的运输和存储也相对安全方便，且其适用的pH范围较广，不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂氧化效果较好，且对烯烃、酚类、硫化物和甲基叔丁基醚等污染物也有较好的效果。另外，高锰酸盐氧化过程可以显著减少三卤甲烷等消毒副产物的生成量，也不会生成溴酸盐类污染物，危害人体健康。

附图说明

图1为试验一采用十六烷基三甲基溴化铵催化高锰酸钾对苯酚的去除率曲线图；

图2为试验二采用高锰酸钾对苯酚的去除率曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，按以下步骤进行：

一、向含有有机污染物的原水中加入表面活性剂与高锰酸盐，搅拌溶解得到混合溶液；其中高锰酸盐的投加量为每升水加入0.01mg～500mg的高锰酸盐；所述表面活性剂与高锰酸盐的质量比为（0.5～500）:1，所述的高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠；所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂、含氟表面活性剂、含硅表面活性剂、含硼表面活性剂、木质素磺酸盐、冠醚类表面活性剂中的一种或几种组合的混合物；当所述表面活性剂为混合物时，混合物中各组分之前按任意比例混合；

本实施方式水处理过程中的有机污染物的去除率在90%以上，而单独加入高锰酸钾氧化，水中有机污染物的去除率仅为40%，水中有机污染物的去除率提高了50%。

本实施方式对于提高饮用水水质也有重要的参考价值，拓展了高锰酸盐在水处理中的应用范围。无需增加、改造现有的水处理设备，而且还可以与其他水处理工艺联合使用。

本实施方式采用高锰酸盐氧化技术和气浮技术联用可以有效地实现有机污染物的去除。高锰酸盐在控制藻毒素、氯化消毒副产物、除嗅、脱色和控制铁锰等领域都具有较好的效果。作为固体氧化剂，高锰酸盐的运输和存储也相对安全方便，且其适用的pH范围较广，不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂氧化效果较好，且对烯烃、酚类、硫化物和甲基叔丁基醚等污染物也有较好的效果。另外，高锰酸盐氧化过程可以显著减少三卤甲烷等消毒副产物的生成量，也不会生成溴酸盐类污染物，危害人体健康。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的含有有机污染物的原水中有机污染物为苯酚。其它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一或二不同的是：步骤一中所述的阴离子表面活性剂为硬脂酸钠、月桂酸钾、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯α-磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐、1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚环氧乙烷醚硫酸钠、月桂醇聚环氧乙烷醚磷酸钠或硫酸化蓖麻油，步骤一中所述的阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵、二乙基苄基-β-十八碳烯酰胺乙基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵，步骤一中所述的两性离子表面活性剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、十二烷基甜菜碱、卵磷脂、氧化胺、羧酸型β-氨基丙酸系或N-氨基甘氨酸系，步骤一中所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚环氧乙烷醚、壬基酚聚环氧乙烷醚、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、丙二醇聚环氧乙烷聚环氧丙烷醚或吐温60。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的高锰酸盐的投加量为每升水加入8mg的高锰酸盐。其它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四之一不同的是：步骤一中所述的表面活性剂与高锰酸盐的质量比为10:1。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述的搅拌时间为90min。其它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六之一不同的是：步骤二中所述的气浮处理时间为60min。其它与具体实施方式一至六之一相同。

通过以下试验验证本发明的效果：

试验一：一、向1L含有苯酚的原水中加入10mg十六烷基三甲基溴化铵与8mg高锰酸盐，搅拌溶解得到混合溶液；

二、将步骤一得到的混合溶液进行搅拌，搅拌时间为90min，然后对混合溶液进行气浮处理，气浮处理时间为60min，将出现的浮渣层刮除，得到处理后的原水。

试验二：一、向1L含有苯酚的原水中加入8mg高锰酸盐，搅拌溶解得到混合溶液；

含有苯酚的原水在进行高锰酸钾催化氧化之前，其中的苯酚浓度为0.5mg/L，如图1为试验一采用十六烷基三甲基溴化铵催化高锰酸钾对苯酚的去除率曲线图，图2为试验二采用高锰酸钾对苯酚的去除率曲线图，将图1与图2进行对比可以看出经过十六烷基三甲基溴化铵催化处理90min后苯酚浓度为0.025mg/L，水中苯酚去除率为90%。而单独加入高锰酸钾氧化90min，水中苯酚去除率为40%。

Claims

1.一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法是按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于步骤一中所述的含有有机污染物的原水中有机污染物为苯酚。

3.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于步骤一中所述的阴离子表面活性剂为硬脂酸钠、月桂酸钾、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甲酯α-磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐、1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚环氧乙烷醚硫酸钠、月桂醇聚环氧乙烷醚磷酸钠或硫酸化蓖麻油，步骤一中所述的阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵、二乙基苄基-β-十八碳烯酰胺乙基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵，步骤一中所述的两性离子表面活性剂为月桂基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐、十二烷基甜菜碱、卵磷脂、氧化胺、羧酸型β-氨基丙酸系或N-氨基甘氨酸系，步骤一中所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚环氧乙烷醚、壬基酚聚环氧乙烷醚、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、丙二醇聚环氧乙烷聚环氧丙烷醚或吐温60。

4.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于步骤一中所述的高锰酸盐的投加量为每升水加入8mg的高锰酸盐。

5.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于步骤一中所述的表面活性剂与高锰酸盐的质量比为10:1。

6.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于步骤二中所述的搅拌时间为90min。

7.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐均相催化氧化水处理的方法，其特征在于步骤二中所述的气浮处理时间为60min。