CN103553203B - 一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，它涉及反渗透浓缩液的处理方法。本发明的处理方法为：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐加到反渗透浓缩液中，搅拌，即可。本发明处理方法中过氧化物溶于水后释放的过氧化氢与过一硫酸盐迅速反应，生成高活性单线态氧，产生的强氧化性单线态氧可以快速与污染物反应，氧化有机物、灭活微生物，除污染效果好。作为环境友好试剂，氧化降解过程中不产生有毒有害副产物，处理后水可直接排入城市污水处理系统；作为固体试剂可以直接投加使用，不需要额外增加设备，操作简单易行，药剂运输、储存方便。

Description

一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法
技术领域
本发明涉及反渗透浓缩液的处理方法，具体涉及一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法。 
背景技术
反渗透处理技术(RO)是以压力差为动力的膜分离过滤技术，具有能耗低、运行操作简便、系统占地面积小、处理效果好等优点，同时随着制膜技术的进步、能量回收系统的开发、预处理技术的改进等，反渗透处理技术成本逐年下降。目前已被广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化、环保等领域。 
然而，在利用反渗透技术制取回用水的同时，进水中杂质被高浓度浓缩，能够产生原处理水量三分之一至五分之一的反渗透浓缩液，浓水中无机物、有机物、微生物、胶体等含量大幅度增加，具有成分复杂、浓度高等特点。因此，反渗透浓缩液若直接排放会对地表水、土壤和海洋等产生污染，若将其排入到污水处理系统，不仅将增加污水处理系统的负荷及运行成本，而且可能对污水处理厂的正常运行及处理效果产生负面影响。由此可见，反渗透浓缩液的处理成为水处理技术中的一道难题。 
单线态氧(1O2)是一种处于激发态的分子氧，与超氧自由基(O2 -·)、羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO4 ·-)等活性氧物种类似，化学性质活泼、不稳定，在自然界中广泛存在，是化学、环境、医学等领域最长涉及的活性氧之一，具有氧化能力强、反应活性高、存活时间短、氧化后不产生有毒有害副产物等特点，属于绿色、环境友好型氧化剂。 
目前，产生单线态氧的方法主要有光敏化法和化学方法。光敏化法产生单线态氧涉及到一个光激发过程，一种光敏剂(玫瑰红、曙红、亚甲基蓝、荧光黄、叶绿素和血卟啉等)，在光照射条件下，激发态的光敏剂与体系中的基态氧(3O2)作用，进而得到单线态氧(1O2)。利用光敏化法可以快速产生单线态氧，但存在着光的限制(需要稳定的光源)及光敏剂的引入会产生二次污染的问题。化学方法产生单线态氧是由发生化学反应来实现的，最经典的方法是将过氧化氢(H2O2)与氯 气(Cl2)的水溶液或次氯酸溶液混合即可产生单线态氧。这种利用化学方法产生单线态氧的生成速度快，其二级反应速率常数约为104M-1s-1，即瞬时产生量大，自分解速度快，存活时间短，有机物利用率低；化学试剂为液态的过氧化氢和次氯酸溶液或氯气，运输储存不方便，工艺操作复杂及存在安全隐患的问题。 
发明内容
本发明的目的是提供一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，以解决上述存在的问题。 
本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐按照质量比为1:(0.5～5)的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，控制过一硫酸盐浓度为100～5000mg/L，水力停留反应5～60min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液。 
本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，可以将无机固体过氧化物、过一硫酸盐按照质量比为1:(0.5～5)的比例制成粉末试剂混合投加或分别单独投加，即为干式投加法；也可以将无机固体过氧化物、过一硫酸盐分别制成溶液，进行单独投加，即为湿式投加法。 
本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法中，无机固体过氧化物(Na2O2、CaO2、MgO2、BaO2、Na2CO4、K2CO4)溶于水后会缓慢释放出过氧化氢(H2O2)，见反应式(1)和(2)，这种通过无机固体过氧化物在水中原位产生的过氧化氢，可以迅速与过一硫酸盐(HSO5 -)反应产生高活性单线态氧(1O2)，见反应式(3)，产生的强氧化性单线态氧可以快速与污染物反应，氧化有机物、灭活微生物，除污染效果好，且作为环境友好试剂不产生有毒有害副产物，处理后水可直接排入城市污水处理系统。 
O2 2-+2H2O→H2O2+2OH-    (1) 
CO4 2-+H2O→H2O2+CO3 2-    (2) 
H2O2+HSO5 -→1O2+SO4 2-+H2O+H+    (3) 
本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，具有如下优点：绿色新兴氧化剂过一硫酸盐与无机固体过氧 化物作为粉末状固体运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，不需要额外增加运行设备(如O3、UV需要提供反应装置与设备)，受水体条件影响小(如Fenton试剂受pH影响比较大)，产生的环境友好型具有强氧化性的单线态氧，除污染效率高，反应过程中不产生有毒有害副产物。 
附图说明
图1是具体实施方式二十一反渗透浓缩液去除率曲线图；其中，■为COD的去除率曲线，○为UV254的去除率曲线，▲为色度的去除率曲线。 
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：本实施方式为一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐按照质量比为1:(0.5～5)的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，控制过一硫酸盐浓度至100～5000mg/L，水力停留反应5～60min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液。 
本实施方式中的无机固体过氧化物和过一硫酸盐在使用前分开存放。 
本实施方式中所述无机固体过氧化物和过一硫酸盐可以按照质量比为1:(0.5～5)制成粉末试剂混合投加或分别单独投加，即为干式投加法；也可以将无机固体过氧化物和过一硫酸盐分别制成溶液，进行单独投加，即为湿式投加法。 
本实施方式的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法中，无机固体过氧化物溶于水后会缓慢释放出过氧化氢(H2O2)，这种通过无机固体过氧化物在水中原位产生的过氧化氢，可以迅速与过一硫酸盐(HSO5 -)反应产生高活性单线态氧(1O2)，产生的强氧化性单线态氧可以快速与污染物反应，氧化有机物、灭活微生物，除污染效果好，且作为环境友好试剂不产生有毒有害副产物。 
本实施方式的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法的优点为：绿色新兴氧化剂过一硫酸盐与无机固体过氧化物作为粉末状固体运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，不需要额外增加运行设备，受水体条件影响小，产生的环境友好型具有强氧化性的单线 态氧，除污染效率高，反应过程中不产生有毒有害副产物。 
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述无机固体过氧化物是过氧化钠(Na2O2)、过氧化钙(CaO2)、过氧化镁(MgO2)、过氧化钡(BaO2)、过碳酸钠(Na2CO4)、过碳酸钾(K2CO4)中的一种或几种按任意比混合的混合物。其它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一或二不同的是：过一硫酸盐是过一硫酸钠(NaHSO5)、过一硫酸钾(KHSO5)、过一硫酸铵(NH4HSO5)、过一硫酸钙(Ca(HSO5)2)、过一硫酸镁(Mg(HSO5)2)中的一种或几种按任意比混合的混合物。其它参数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：过一硫酸盐浓度为150～4500mg/L。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四之一不同的是：过一硫酸盐浓度为200～4000mg/L。其它步骤及参数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：过一硫酸盐浓度为250～3500mg/L。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六之一不同的是：过一硫酸盐浓度为300～3000mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。 
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：过一硫酸盐浓度为350～2500mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。 
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：过一硫酸盐浓度为400～2000mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。 
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：过一硫酸盐浓度为500～1000mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。 
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：过一硫酸盐浓度为750mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。 
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.6～4)。其它参数与具体实施方式一至十一之一相同。 
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：无 机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.7～3)。其它参数与具体实施方式一至十二之一相同。 
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.8～2)。其它参数与具体实施方式一至十三之一相同。 
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.9～1.5)。其它参数与具体实施方式一至十四之一相同。 
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是：无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:1。其它参数与具体实施方式一至十一之一相同。 
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：控制反应时间为10～50min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十六之一相同。 
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同的是：控制反应时间为20～40min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十七之一相同。 
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同的是：控制反应时间为30min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十八之一相同。 
具体实施方式二十：本实施方式为一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐按照质量比为1:1加入到反渗透浓缩液中，搅拌，控制过一硫酸盐在反渗透浓缩液中浓度为500mg/L，水力停留反应时间在30min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液。 
本实施方式的反渗透浓缩液的处理效果见表1，由表1中可知，经产生的单线态氧处理后，反渗透浓缩液中COD的去除率达85%，UV254的去除率达87%，色度的去除率达92%。 
本实施方式中所述无机固体过氧化物和过一硫酸盐的投加方式为按照质量比1:1制成混合粉末试剂形式投加。本实施方式中的无机固体过氧化物为任意比的过氧化钠和过氧化钙的混合物；过一硫酸盐为任意比的过一硫酸钾和过一硫酸钠的混合物。 
表1利用单线态氧处理反渗透浓缩液 
具体实施方式二十一：本实施方式为一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化钙和过一硫酸钾按照质量比为1:2加入到反渗透浓缩液中，搅拌，控制过一硫酸盐在反渗透浓缩液中浓度为300mg/L，水力停留反应时间在60min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液。 
本实施方式的反渗透浓缩液的处理效果见图1，由图1中可知，经产生的单线态氧处理后，反渗透浓缩液中COD的去除率达90%，UV254的去除率达93%，色度的去除率达96%。 
本实施方式中所述无机固体过氧化钙和过一硫酸钾的投加方式为按照质量比1:2分别以粉末试剂形式投加。 
具体实施方式二十二：本实施方式为一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐按照质量比为1:1.5加入到反渗透浓缩液中，搅拌，控制过一硫酸盐在反渗透浓缩液中浓度为800mg/L，水力停留反应时间在40min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液。 
本实施方式经产生的单线态氧处理后，反渗透浓缩液中COD的去除率达88%，UV254的去除率达83%，色度的去除率达91%。 
本实施方式中所述无机固体过氧化物和过一硫酸盐的投加方式为按照质量比1:1.5制成混合粉末试剂形式投加。本实施方式中的无机固体过氧化物为任意比的过碳酸钠和过碳酸钾的混合物；过一硫酸盐为任意比的过一硫酸钾和过一硫酸钠的混合物。 

Claims (8)

1.一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐按照质量比为1:(0.5～5)的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，控制过一硫酸盐浓度为100～5000mg/L，水力停留反应5～60min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液；所述的无机固体过氧化物为过氧化钠、过氧化钙、过氧化镁、过氧化钡、过碳酸钠、过碳酸钾中的一种或几种按任意比混合的混合物；所述的过一硫酸盐为过一硫酸钠、过一硫酸钾、过一硫酸铵、过一硫酸钙、过一硫酸镁中的一种或几种按任意比混合的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.6～4)。
3.根据权利要求2所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.7～3)。
4.根据权利要求3所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.8～2)。
5.根据权利要求4所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:(0.9～1.5)。
6.根据权利要求5所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的无机固体过氧化物和过一硫酸盐的质量比为1:1。
7.根据权利要求1所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的控制过一硫酸盐在反渗透浓缩液中浓度为500～4000mg/L。
8.根据权利要求7所述的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的控制过一硫酸盐在反渗透浓缩液中浓度为1000～2000mg/L。
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