CN103991944A - 一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法 - Google Patents

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娄晓祎
王兆慧
柳建设
郭耀广
吴刘曦
肖冬雪
方长玲
肖九花
周骏
陆书玉
朱文祥
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Abstract

本发明涉及一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，包括：将有机废水投放入无机阴离子溶液中，然后加入过硫酸盐后，反应，得到净化后的废水；其中过硫酸盐和有机废水中的有机物的摩尔比为1:1-1:10000。本发明的特点是在常温常压下进行，反应温和，无外加能源，环境友好，无二次污染，易于操作，对去除水中难降解有机污染物具有良好的效果，在环境污染治理领域有很大的应用潜力。

Description

一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法
技术领域
本发明属于有机污染废水的处理方法领域，特别涉及一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法。
背景技术
近年来，基于硫酸根自由基的高级氧化技术越来越受到人们的重视，由于其对难降解有机污染物的高效去除以及高选择性，已发展成为处理难降解有机废水的新技术。与传统高级氧化技术中广泛应用的羟基自由基(氧化还原电势1.8-2.7V)相比，硫酸根自由基有较高的氧化还原电势(2.5-3.1V)。在pH为2.0-9.0的范围内，硫酸根自由基能够通过电子转移的方式将有机物分解成为低毒的小分子物质，并且能够氧化羟基自由基不能氧化的某些有机污染物。
在实际应用中，硫酸根自由基的产生方式主要有两种，一种是能量激发分解过硫酸盐，主要包括光能、热能和超声等方式。另一种方式是过渡金属离子活化分解过硫酸盐，如钴离子Co2+、亚铁离子Fe2+、镍离子Ni+等。然而这两种方式都有其各自的缺点，能量激发过硫酸盐技术能耗高，技术条件苛刻，而过渡金属活化技术中引入的过渡金属所带来的金属毒性则可能造成二次污染，这些因素都阻碍了过硫酸盐技术在有机废水处理中的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，本发明在常温常压下进行，反应温和，无外加能源，环境友好，易于操作，成本低，在环境污染治理领域具有很大的应用潜力。
本发明的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，包括：
将有机废水投放入无机阴离子溶液中，然后加入过硫酸盐后，室温条件下反应，得到净化后的废水；其中过硫酸盐和有机废水中的有机物的摩尔比为1:1-1:10000。
所述无机离子包括磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子。
所述无机阴离子溶液为磷酸缓冲溶液。
所述磷酸缓冲溶液pH值为2.0-10.0。
所述磷酸缓冲溶液中磷酸根离子与过硫酸盐的摩尔比为10:1-1000:1。
所述过硫酸盐为过一硫酸盐、过硫酸氢钾复盐。
所述过一硫酸盐为过一硫酸氢钾、过一硫酸氢钾复盐中的一种。
所述反应时间为0.05-24h。
有益效果
(1)本发明为无机阴离子活化过硫酸盐技术，与目前的过硫酸盐活化技术相比，能耗低，无金属毒性带来的健康风险，无二次污染；
(2)本发明在常温常压下进行，反应温和，无外加能源，环境友好，易于操作，成本低，对去除水中难降解有机污染物具有良好的效果，在环境污染治理领域有很大的应用潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取三个反应容器，向其中各添加20mg/L酸性橙II染料废水，向反应容器1中加入0.1mol/L(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入5mmol/L过一硫酸氢钾溶液，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和5mmol/L过一硫酸氢钾溶液，5分钟后基本反应完全，结果如表1所示：
表1磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理酸性橙II染料废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
酸性橙II褪色率％ 0 0.6 92.3
单独的磷酸盐在5分钟内对酸性橙II溶液没有褪色作用；单独的过一硫酸氢钾在5分钟内对酸性橙II的褪色率仅为0.6％；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在5分钟内酸性橙II的褪色率可达到92.3％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，使酸性橙II迅速褪色，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。
实施例2
取三个反应容器，向其中各添加20mg/L活性黑5染料废水，向反应容器1中加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入5mmol/L过一硫酸氢钾，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和5mmol/L过一硫酸氢钾，5分钟后基本反应完全，结果如表2所示：
表2磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理活性黑5染料废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
活性黑5褪色率％ 0 0.2 99.7
单独的磷酸盐在5分钟内对活性黑5溶液没有褪色作用；单独的过一硫酸氢钾在5分钟内对活性黑5的褪色率仅为0.2％；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在5分钟内活性黑5的褪色率可达到99.7％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，使活性黑5迅速褪色，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。
实施例3
取三个反应容器，向其中各添加20mg/L罗丹明B染料废水，向反应容器1中加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入5mmol/L过一硫酸氢钾，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和5mmol/L过一硫酸氢钾，15分钟后基本反应完全，结果如表3所示：
表3磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理罗丹明B染料废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
罗丹明B褪色率％ 0 14.4 98.7
单独的磷酸盐在15分钟内对罗丹明B溶液没有褪色作用；单独的过一硫酸氢钾在15分钟内对罗丹明B的褪色率为14.4％；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在15分钟内罗丹明B的褪色率可达到98.7％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，使罗丹明B迅速褪色，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。
实施例4
取三个反应容器，向其中各添加20mg/L直接红染料废水，向反应容器1中加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入5mmol/L过一硫酸氢钾，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和5mmol/L过一硫酸氢钾，30分钟后基本反应完全，结果如表4所示：
表4磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理直接红染料废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
直接红褪色率％ 0 19.6 91.9
单独的磷酸盐在30分钟内对直接红溶液没有褪色作用；单独的过一硫酸氢钾在30分钟内对直接红的褪色率为19.6％；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在30分钟内直接红的褪色率可达到91.9％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，使直接红迅速褪色，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。
实施例5
取三个反应容器，向其中各添加20mg/L直接黄染料废水，向反应容器1中加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入5mmol/L过一硫酸氢钾，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和5mmol/L过一硫酸氢钾，30分钟后基本反应完全，结果如表5所示。
表5磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理直接黄染料废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
直接黄褪色率％ 0 0 92.8
单独的磷酸盐在30分钟内对直接黄溶液没有褪色作用；单独的过一硫酸氢钾在30分钟内对直接黄也基本没有褪色作用；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在30分钟内直接黄的褪色率达到92.8％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，使直接黄迅速褪色，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。
实施例6
取三个反应容器，向每个反应容器中都各添加20mg/L酸性橙II、活性黑5、罗丹明B、直接红和直接黄染料废水，使混合染料废水的浓度达到100mg/L。再向反应容器1中加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入5mmol/L过一硫酸氢钾，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和5mmol/L过一硫酸氢钾，15小时后检测混合染料的褪色程度，结果如表6所示。
表6磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理混合染料废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
混合染料褪色率％ 0 0 55.9
单独的磷酸盐在15小时内对混合染料没有褪色作用；单独的过一硫酸氢钾在15小时内对混合染料也没有褪色作用；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在15小时内使混合染料的褪色率达到55.9％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，使混合染料褪色，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。
实施例7
取三个反应容器，向其中各添加50mg/L2,4,6-三氯苯酚废水，向反应容器1中加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)，向反应容器2中加入2.5mmol/L过一硫酸氢钾，向反应容器3中同时加入0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7，磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子)和2.5mmol/L过一硫酸氢钾，6小时后基本反应完全，结果如表1所示。
表2磷酸盐活化过一硫酸盐氧化处理2,4,6-三氯苯酚废水
项目 反应容器1 反应容器2 反应容器3
2,4,6-三氯苯酚去除率％ 0.5 17.3 96.3
单独的磷酸盐在6小时内对2,4,6-三氯苯酚溶液的去除率仅为0.5％；单独的过一硫酸氢钾在6小时内对2,4,6-三氯苯酚溶液的去除率为17.3％；而联合磷酸盐和过一硫酸氢钾使用，在6小时内对2,4,6-三氯苯酚溶液的去除率达到96.3％，说明磷酸盐可以活化过一硫酸氢钾，实现2,4,6-三氯苯酚的分解去除，其处理效果明显优于磷酸盐或过一硫酸氢钾单独作用。

Claims (8)

1.一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，包括：
将有机废水投放入无机阴离子溶液中，然后加入过硫酸盐后，室温条件下反应；其中过硫酸盐和有机废水中的有机物的摩尔比为1:1-1:10000。
2.根据权利要求1所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述无机阴离子包括磷酸根离子、磷酸一氢根离子和磷酸二氢根离子。
3.根据权利要求1所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述无机阴离子溶液为磷酸缓冲溶液。
4.根据权利要求3所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述磷酸缓冲溶液pH值为2.0-10.0。
5.根据权利要求4所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述磷酸缓冲溶液中磷酸根离子与过硫酸盐的摩尔比为10:1-1000:1。
6.根据权利要求1所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述过硫酸盐为过一硫酸盐。
7.根据权利要求6所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述过一硫酸盐为过一硫酸氢钾，过一硫酸氢钾复盐中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种无机阴离子活化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于：所述反应时间为0.05-24h。
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