CN103570115A - 利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法 - Google Patents

Abstract

利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过氧化物加入到反渗透浓缩液中，搅拌，反应，即可。所述过氧化物为过氧化钙、过氧化镁、过氧化钡、过碳酸钠和过碳酸钾。本发明反渗透浓缩液的处理方法中漂白粉提供的次氯酸根离子与过氧化物溶于水后释放的过氧化氢迅速反应，生成具有强氧化能力的单线态氧，快速氧化降解反渗透浓缩液中的有机污染物，除污染效果好。作为环境友好试剂，氧化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，价格低廉、易于获得。

Description

利用高活性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。

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，单线态氧(¹O₂)的产生方式主要有两种：一种是光敏化法，一种是化学反应法。光敏化法涉及到一个光激发过程，就是要求存在一种吸收光的物质，即光敏剂(sens)，常用的光敏剂主要有玫瑰红、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作用，进而得到单线态氧。反应机理为：首先，基态光敏剂(sens)吸收光子能量被激发到激发单线态(¹sens)，见反应式(1)；随后，经过内部系列的转移，形成激发三线态(³sens)，见反应式(2)；最后激发三线态(³sens)能使基态三线态氧(³O₂)激发为单线态氧(¹O₂)，见反应式(3)。这种利用光敏化法可以快速的产生单线态氧，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。

$\mathrm{sens}_3\stackrel{O_2_3}{\→}\mathrm{sens}+O_2_1+\mathrm{hv}$

化学反应法主要是采用H₂O₂-ClO^-法，将过氧化氢(H₂O₂)与氯气(Cl₂)的水溶液或是次氯酸溶液混合即可产生单线态氧(¹O₂)，见反应式(4)，该反应中单线态氧的生成速度非常快，其二级反应速率常数约为10⁴M^-1s^-1。此方法中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。

ClO^-+H₂O₂→¹O₂+Cl^-+H₂O    (4)

发明内容

本发明的目的是提供利用高活性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。

本发明的利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1～10):1的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，在反渗透浓缩液中的过氧化物浓度为100～5000mg/L的条件下，反应5～60min，即完成利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液。

所述漂白粉为商业用漂白粉，由氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙组成；无机固体过氧化物为过氧化钙(CaO₂)、过氧化镁(MgO₂)、过氧化钡(BaO₂)、过碳酸钠(Na₂CO₄)和过碳酸钾(K₂CO₄)中的一种或几种按任意比混合的混合物。

本发明的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，可以将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1～10):1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；也可以将固体漂白粉和无机固体过氧化物分别制成溶液，进行单独投加，即为湿式投加法。

本发明利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其原理为：通过固体漂白粉主要成分次氯酸钙(Ca(ClO)₂)提供的次氯酸根(ClO^-)离子，与无机固体过氧化物(CaO₂、MgO₂、BaO₂、Na₂CO₄、K₂CO₄)溶于水后释放的过氧化氢(H₂O₂)迅速反应，生成高活性单线态氧(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，处理后水可直接排入城市污水处理系统。本发明反渗透浓缩液处理方法中采用的固体药剂(漂白粉和无机固体过氧化物)避免了由于使用氯气、液态的次氯酸和过氧化氢溶液存在着需要额外增加设备、运输、储存不方便，操作复杂及安全隐患的问题。

本发明的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，具有如下优点：产生的高活性单线态氧由于其氧化能力强，可以快速氧化去除反渗透浓缩液中的有机污染物，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，价格低廉、易于获得。

附图说明

图1是具体实施方式十七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：本实施方式为利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1～10):1的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，在反渗透浓缩液中的过氧化物浓度为100～5000mg/L的条件下，反应5～60min，即完成利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液。

本实施方式中的固体漂白粉和无机固体过氧化物在使用前分开存放。

本实施方式的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，可以将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1～10):1制成粉末试剂混合投加或分别单独投加，即为干式投加法；也可以将固体漂白粉和无机固体过氧化物分别制成溶液，进行单独投加，即为湿式投加法。

本实施方式的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法中，通过固体漂白粉主要成分次氯酸钙提供的次氯酸根(ClO^-)离子，与无机固体过氧化物溶于水后释放的过氧化氢(H₂O₂)迅速反应，生成高活性单线态氧(¹O₂)，产生的单线态氧具有极强的氧化能力，可以快速氧化降解反渗透浓缩液中的有机污染物，除污染效果好，且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。

本实施方式的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，具有如下优点：产生的高活性单线态氧由于其氧化能力强，可以快速氧化去除反渗透浓缩液中的有机污染物，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，价格低廉、易于获得。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(2～9):1。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：固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(3～8):1。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：固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(4～7):1。其它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：固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(5～6):1。其它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：所述无机固体过氧化物由过氧化钙(CaO₂)、过氧化镁(MgO₂)、过氧化钡(BaO₂)、过碳酸钠(Na₂CO₄)、过碳酸钾(K₂CO₄)中的一种或者其中几种按任意比混合的混合物。其它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：所述漂白粉为商业用漂白粉，由氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙组成，其主要成分为次氯酸钙(Ca(ClO)₂)。其它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无机固体过氧化物浓度为200～4000mg/L，其它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无机固体过氧化物浓度为300～3000mg/L，其它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无机固体过氧化物浓度为400～2000mg/L，其它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无机固体过氧化物浓度为500～1000mg/L，其它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浓度为750mg/L，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十四之一相同。

具体实施方式十六：本实施方式为利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为1:1的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，在反渗透浓缩液中的过氧化物浓度为500mg/L的条件下，反应30min，即完成利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液。

本实施方式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88%，UV₂₅₄的去除率达87.5%，色度的去除率达90%。

本实施方式中的无机固体过氧化物为任意比的过氧化钙和过氧化镁的混合物。

表1利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液

具体实施方式十七：本实施方式为利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过碳酸钠分别以粉末试剂形式投加到反渗透浓缩液中，搅拌，在反渗透浓缩液中的过氧化物浓度为800mg/L的条件下，反应60min，即完成利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液；其中，所述的固体漂白粉和无机固体过碳酸钠的投加方式为按照质量比1:2。

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%。

具体实施方式十八：本实施方式为利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过碳酸钠分别配制成溶液，然后分别以溶液形式投加到反渗透浓缩液中，搅拌，在反渗透浓缩液中的过氧化物浓度为1000mg/L的条件下，反应40min，即完成利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液；其中，所述的固体漂白粉和无机固体过碳酸钠的质量比为1:5。

本实施方式中的无机固体过氧化物为任意比的过氧化钙和过碳酸钠的混合物。

本实施方式利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法中，经产生的单线态氧处理后的反渗透浓缩液，COD的去除率达85%，UV₂₅₄的去除率达90%，色度的去除率达93%。

Claims (10)

1.利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于利用高活性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：将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1～10):1的比例加入到反渗透浓缩液中，搅拌，在反渗透浓缩液中的过氧化物浓度为100～5000mg/L的条件下，反应5～60min，即完成利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液。

2.根据权利要求1所述的利用高活性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为过氧化钙、过氧化镁、过氧化钡、过碳酸钠和过碳酸钾中的一种或几种按任意比混合的混合物。

3.根据权利要求1所述的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(2～9):1。

4.根据权利要求3所述的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物质量比为(3～8):1。

5.根据权利要求4所述的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(4～7):1。

6.根据权利要求5所述的利用高活性单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(5～6):1。

7.根据权利要求1所述的利用高活性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浓度为200～4000mg/L。

8.根据权利要求7所述的利用高活性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浓度为300～3000mg/L。

9.根据权利要求8所述的利用高活性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浓度为400～2000mg/L。

10.根据权利要求9所述的利用高活性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浓度为500～1000mg/L。