CN103523900A - 一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，该方法能够去除的污染物是水中各种的有毒有害的微污染物，如药物与个人护理品(PPCPs)、藻毒素以及难降解有机物等。具体是向含有微污染物的水中投加自由氯，然后进行光辐照，产生大量的羟基自由基和氯原子进攻微污染物，实现微污染物的降解；其中氯的投加量依水质条件和污染物浓度而定，按氯与水中微污染物的摩尔比为1:1~100:1投加，自由氯为次氯酸盐或氯气。本方法操作简单，效果明显，使用安全，投加的氯还可以用作后续消毒。通过该方法处理后，水中的微污染物可以达到彻底的去除，同时该技术可以同步去除其他污染物，并可以发挥紫外和氯联合消毒的协同性。
Description
技术领域
本发明涉及水中有毒有害的微污染物的控制技术领域，更具体地，涉及一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，适用于饮用水处理、污水深度处理、再生水处理、地下水处理等。
背景技术
近年来，随着工农业水平的迅速发展及人民生活水平的不断提高，我国90%以上的饮用水水源受到严重污染。大量有毒有害的有机污染物，如：药物与个人护理品（PPCPs）、持久性有机污染物（POPs）、农药、石油类有机污染物、化工产品及其他各类人造化学品排入自然水体；同时，水体中藻类或细菌的繁殖引起了藻毒素、嗅味、以及内毒素的问题。这些有毒有害的污染物在自然水体中对水生生物的生存环境造成了巨大的威胁，同时对于人类本身而言，多种有机物由于具有低浓度、高危害且高稳定性等特征而不能被传统的常规工艺有效去除，且在水厂中的消毒过程中，如氯化消毒，产生了大量有毒有害的消毒副产物，对人类的生存健康状况产生了巨大的负面影响。因此，在饮用水水源受到有机污染不断加重的威胁下，研究新型的可以有效去除水中微量难降解有机物的工艺从而有效地提高饮用水水质，对我国的可持续性发展就具有极其重要的战略意义。
因此，有必要研发一种有效、经济、可行地去除水中微污染物的技术，这种技术不仅可适用于饮用水处理、污水深度处理、再生水处理、工业水处理以及地下水处理等。
发明内容
本发明的目的是为去除目前饮用水、污水、再生水、工业污水、和地下水中存在的多种有毒有害的微污染物的问题，而提供了一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法。本发明的方法可以快速地去除水中的药物与个人护理品（PPCPs）、持久性有机污染物（POPs）、藻毒素、嗅味物质、农药、石油类有机污染物以及多种难降解有机物等。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，向含有微污染物的水中投加自由氯，然后进行光辐照以去除水中微污染物；其中氯的投加量根据水质条件与水中污染物的浓度而定，按氯与水中微污染物的摩尔比为1:1~100:1投加，自由氯为次氯酸盐和/或氯气。
本发明的原理是将自由氯投加到含有微污染物的水中，然后在光照下，产生大量的羟基自由基和氯自由基，其中羟基自由基是一种高效广谱的高级氧化自由基，可以不同程度的氧化水中所有的微污染物，氯自由基是一种具有选择性的强氧化性自由基，对于含有亲电基团的有机物去除速率快于羟基自由基。因此，在紫外和自由氯联用体系中，羟基自由基和氯自由基结合，可以实现快速去除水中的各种微污染物。
为了提高去除微污染物的效果，优选的，还可以向含有微污染物的水中投加自由氯后充分搅拌后进行光辐照。
优选的，所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙或次氯酸镁中的任意一种或组合。
在本发明中，光辐照的方式可以有多种，光辐照可以采用太阳光、普通的紫外波谱光源，如低压汞灯、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射线中的任意一种或组合。
优选的，所述水中的微污染物为药物与个人护理品、持久性有机物、藻毒素、内毒素、嗅味物质、农药、石油类有机污染或难降解有机物中的任意一种或多种。
自由氯的投加方式可以为固体粉末、也可以是溶液，还可以是氯气直投。
优选的，所述光辐照的方式为过流式、浸没式或表面辐照式。
本发明的微污染物去除方法对pH为3~11范围内水体中的微污染物具有良好的降解效果，其中3≤pH ≤ 7时效果更佳，故为了达到良好的降解效果，在自由氯浓度和光的强度固定的条件下，可以通过向水中加入盐酸、硝酸或硫酸，调节含微污染物水的pH值，使其范围为中性或偏酸性。
优选的，所述含有微污染物的水为饮用水、污水、再生水、工业水或地下水。本发明含有微污染物的水既可以是饮用水、污水或再生水，也可以是工业废水或地下水。在实际的去除过程中，可以按照水质要求和设计规范，设计不同的反应器构型、药剂配比、紫外光强度，达到快速去除水中微污染物的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：首先，与一般高级氧化技术，如：臭氧、UV/H2O2、UV/TiO2、真空紫外技术等和电化学技术相比，有明显的性价比上的优势。本发明用于水处理不仅可以去除水中的微污染物，还可以达到杀菌的效果，从氧化和消毒两方面保障水质安全；其次，高级氧化工艺处理后剩余的氯还可以用作饮用水管网余氯，不需要进行氯的终止；再次，本发明只需要采用普通廉价的紫外波谱光源就可以实现，成本较低；并且本发明操作十分简单，易于推广应用；使用安全，可以用于保障水质安全。
附图说明
图1为本发明具体实施方式四去除PPCPs——布洛芬的去除效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
本发明“一种基于紫外光和自由氯联用去除水中微污染物方法”涉及到一种通过向含有微污染物的水体中投加一定量的自由氯，并通过光辐照，从而去除各种微污染物的方法。
具体实施方式一
本实施方式基于紫外光和自由氯联用去除水中微污染物方法按以下方法进行：向含有微污染物的水中投加氯，并充分搅拌，然后进行光辐照，即完成去除水中微污染物。其中氯为次氯酸（钠，钾，钙，镁）或氯气，氯的投加量根据水质条件与水中污染物的浓度而定，氯与水中微污染物的摩尔比为1:1~100:1投加。
本实施方式中光辐照可以采用太阳光、低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、汞齐紫外灯、卤素灯即可满足使用条件，也可以利用氙灯、黑灯、真空紫外灯、X射线、α射线或γ射线中的一种。
本实施方式氯的投加方式采用是固体粉末投加，紫外光的辐照采用过流式，紫外光源外壁需要嵌套石英管加以保护。其中紫外光辐照中紫外光剂量越大，去除微污染物的效果越好，紫外光的辐照设备需要做好安全防护。在具体使用时，紫外光辐照的强度要保持稳定，并需要定期清洗或更换紫外光源以保持紫外剂量的要求。
具体实施方式二
本实施方式与具体实施方式一不同的是：氯的投加方式采用溶液的方式，光辐照采用浸没式，紫外光源外壁需要嵌套石英管加以保护。
具体实施方式三
本实施方式与具体实施方式一不同的是：氯的投加方式采用氯气的方式直接投加，光辐照采用表面辐照式，紫外光源不需要嵌套石英管加以保护。
具体实施方式四
本实施方式与具体实施方式三不同的是，氯的投加量为5 mg/L，水中布洛芬的浓度为1 μM，pH值调节为6，紫外光源为发射254 nm波长的低压汞灯，紫外光强度0.2 mW/cm2。
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，向含有微污染物的水中投加自由氯，然后进行光辐照以去除水中微污染物；其中氯的投加量按氯与水中微污染物的摩尔比为1:1~100:1投加，自由氯为次氯酸盐和/或氯气。
2.根据权利要求1所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，向含有微污染物的水中投加自由氯后充分搅拌后进行光辐照。
3.根据权利要求1或2所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙或次氯酸镁中的任意一种或组合。
4.根据权利要求3所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，所述光辐照采用太阳光、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射线中的任意一种或组合。
5.根据权利要求3所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，所述水中的微污染物为药物与个人护理品、持久性有机物、嗅味物质、藻毒素、内毒素、农药、石油类有机污染或难降解有机物中的任意一种或多种。
6.根据权利要求3所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，所述自由氯的投加方式为固体粉末、溶液或氯气直投。
7.根据权利要求1或2所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，所述光辐照的方式为过流式、浸没式或表面辐照式。
8.根据权利要求1或2所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，含有微污染物水的pH为：3≤ pH≤11。
9.根据权利要求8所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，含有微污染物水的pH为：3≤pH ≤7。
10.根据权利要求1或2所述的紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法，其特征在于，所述含有微污染物的水为饮用水、污水、再生水、工业水或地下水。
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