CN105152300A

CN105152300A - 一种基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法

Info

Publication number: CN105152300A
Application number: CN201510471976.1A
Authority: CN
Inventors: 黎雷; 赵来财; 郭海成; 李建峰; 贺玲; 董子萱; 郭婧轩; 张均; 刘建伟
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明公开了一种基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，包括以下步骤：向含有嗅味物质的水中加入氧化剂的溶液进行反应，加热后取样分析获得水中嗅味物质的降解结果。所述嗅味物质为2-甲基异莰醇或土臭素，所述氧化剂为过硫酸盐或单过氧硫酸氢盐。本发明的方法对环境友好，不会产生二次污染，不需要其他试剂，在加热情况下便可以达到较好的效果，pH在中性和酸性条件下均有良好的降解效果，无需投入其他设备，操作简单，易于储存和运输，可以用于水中嗅味物质的降解。

Description

一种基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法

技术领域

本发明属于水处理技术应用领域，涉及一种降解水中嗅味物质的方法。

背景技术

目前对于嗅味物质的降解，国内外都进行了许多的研究，其中主要有以下几种方法：传统工艺(混凝、沉淀、砂滤)、化学氧化法、吸附法及生物处理等方法。传统工艺对于异嗅的降解虽有一定的效果，但并不理想，还需要依赖其他深度处理工艺；使用化学氧化剂如氯、臭氧、二氧化氯与高锰酸钾等，尽管可以降解部分异嗅物质，但是氧化剂氧化其它物质而生成的新物质或者残余的氧化剂本身也具有令人感觉不舒服的异味；生物降解与其它方法相比，既经济又环保，但在技术上尚待进一步研究。

高级氧化技术是一类可高效彻底降解难处理有机污染物的新兴技术。由于高级氧化体系内生成的极强氧化性的中间产物对有机难断键污染物的降解效果显著，因而被越来越广泛的应用到水处理技术当中。目前Fenton试剂法、臭氧氧化法、湿式氧化法、电催化氧化法、超声氧化法等都被广泛的应用于饮用水中嗅味物质的降解。然而，到目前为止还没有用热活化过硫酸盐降解水中嗅味物质的报道或专利，中国专利CN101045573A公布了基于硫酸自由基的高级氧化技术处理船舶压载水的方法，其处理的是船舶压载水；CN103121732A公开了对水中嗅味物质去除的方法，这种方法是用光催化和超滤膜结合起来去除嗅味物质；CN102092899A公开了一种去除微污染水中天然有机物和致嗅物质的系统及方法，不过这种方法使用的是曝气生物滤塔和超滤膜。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法；具有降解效率高、无新污染物质产生、适用性强、处理条件较容易达到等一系列的特点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，包括以下步骤：向含有嗅味物质的水中加入氧化剂的溶液进行反应，加热后取样分析获得水中嗅味物质的降解结果。

所述嗅味物质的浓度为10～1000ng/L。

所述氧化剂的浓度为0.1×10^-3mol/L～1.5×10^-3mol/L。

所述嗅味物质与氧化剂的摩尔比为1:2×10⁴～1:10×10⁵。

所述嗅味物质为2-甲基异莰醇(2-MIB)或土臭素(GSM)。

所述氧化剂为过硫酸盐或单过氧硫酸氢盐。

所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾。

所述单过氧硫酸氢盐为过一硫酸氢钾。

所述加热的温度为30～90℃。

所述加热的时间为0～120min。

所述反应的pH是用浓度为1×10^-3mol/L的盐酸或氢氧化钠调节pH为3～8。

所述取样分析是取样后采用气相色谱-质谱联用仪进行分析，样品中加入硫代硫酸钠进行淬灭。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明的方法相比常规Fenton氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法等方法，具有操作流程简单，且适用pH范围更广等优点。

本发明的方法通过升高温度催化过硫酸盐或单过氧硫酸氢盐产生硫酸根自由基，用具有高级氧化能力的硫酸根自由基降解水里的嗅味物质，降解效果好，效率高并且没有新的污染物质产生。

本发明的方法无需投入除氧化剂外的其他药剂，无需光照条件下即可高效降解水中的嗅味物质。

本发明的方法中过硫酸盐或单过氧硫酸氢盐性质都比较稳定，易于储存和运输及使用；加热操作简单，易于在实际应用中推广和运用。

本发明的方法对环境友好，不会产生二次污染，不需要其他试剂，在加热情况下便可以达到较好的效果，pH在中性和酸性条件下均有良好的降解效果，无需投入其他设备，操作简单，易于储存和运输，可以用于水中嗅味物质的降解。

附图说明

图1为本发明实施例用内标法制作的用来测量2-MIB的标准曲线，其内标物质为2-异丁基-3-甲氧基呲嗪(IBMP)。

图2为本发明实施例的不同温度下活化过硫酸钠降解2-MIB的效果示意图。其中C表示剩余浓度(ng/L)，C₀表示初始浓度(ng/L)，其纵坐标为剩余浓度与初始浓度的比值，以此来反应降解效果。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。

以下表格中的平均降解效果为三次平行试验的平均结果。

实施例1

(1)取6个装有3gNaCl和0.2mL浓度为10ng/L的2-异丁基-3-甲氧基呲嗪(IBMP)顶空瓶配制浓度依次为10、20、50、100、200、500ng/L的2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)，并用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS:GasChromatography-MassSpectrometer)测量，做出标准曲线，如图1所示，图1为本发明实施例用内标法制作的用来测量2-MIB的标准曲线，其内标物质为2-异丁基-3-甲氧基呲嗪(IBMP)。横坐标为A_2-MIB/A_IBMP，表示的是该物质在气相色谱-质谱联用仪(GC-MS:GasChromatography-MassSpectrometer)测量的峰面积的比值，其纵坐标表示的是配制的2-MIB的浓度，其测得的数据趋势线的拟合方程是y＝1378.6x-16.077，其中线性系数为R²＝0.9991，可以满足测量需要。

(2)取6个250ml的锥形瓶，往每个锥形瓶里加入等量的(10ml)浓度为10ug/L的2-MIB以及85mL的超纯水。1、3、5号锥形瓶分别各加入浓度为20mM的过硫酸钠5mL，配成100mL水溶液，其中2-MIB的浓度为1000ng/L、过硫酸钠浓度为1mM。其中2、4、6号锥形瓶分别作为1、3、5号瓶的空白对照，2、4、6号瓶不加入过硫酸钠，其他条件2号瓶与1号瓶一样，4号瓶与3号瓶一样，6号瓶与5号瓶一样。

(3)将1、2号锥形瓶放入50℃的恒温水浴中，3、4号瓶放入60℃，5、6号放入70℃的恒温水浴中，分别在时间为0、30、60、120min时，取5mL样品加入已经装有3gNaCl、4.3mL的pH为7磷酸盐缓冲液的顶空瓶中，加入0.5mL浓度为50mM的硫代硫酸钠作为淬灭剂，以及0.2mL浓度为10ng/L的IBMP。溶液的pH值为7。

(4)将取好样的顶空瓶，在GC-MS上用内标法分别测量出IBMP和2-MIB的不同时间的浓度。其不同温度下120min的降解效果对比如表1所示。如图2所示，图2为本发明实施例的不同温度下活化过硫酸钠降解2-MIB的效果示意图。其中C表示剩余浓度(ng/L)，C₀表示初始浓度(ng/L)，其纵坐标为剩余浓度与初始浓度的比值，以此来反应降解效果。

表1

体系	平均降解效果
		50℃水浴、过硫酸钠、2-MIB	73％
50℃水浴、2-MIB	0％
		60℃水浴、过硫酸钠、2-MIB	95％
60℃水浴、2-MIB	0％
		70℃水浴、过硫酸钠、2-MIB	98％

70℃水浴、2-MIB

43％

本实施例是利用热活化过硫酸盐(过硫酸钠)，可以有效降解水体难降解的嗅味物质2-MIB等，可以有效降低水里的嗅味，其在60℃时对水体中的嗅味物质去除率高达95％，说明该方法可以有效的净化水质。

实施例2

在实施例1方法的基础上，2-MIB或GSM的浓度为1000ng/L，过硫酸钠的浓度为1mM，温度为50℃，反应时间为120min。用浓度为1×10^-3mol/L的盐酸或氢氧化钠，调节溶液pH在3、7、8的条件下进行实验。其降解效果如表2所示。

表2

pH值	2-MIB平均降解效果	GSM平均降解效果
			3	99％	99％
7	73％	80％
			8	57％	61％

本实施例是在不同的pH条件下，利用热活化过硫酸盐(过硫酸钠)可以有效降解水体难降解的嗅味物质(2-MIB、GSM)等，其在中性和酸性条件下可以有效降低水里的嗅味，净化水质，本方法与Fenton氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法等方法相比具有操作简单、pH适用广的优点。

实施例3

在实施例1方法的基础上，2-MIB或GSM浓度为1000ng/L，pH＝7，温度为50℃，反应时间为120min。加入过硫酸钠的浓度分别为0.1mM、0.5mM、1mM、1.5mM的条件下进行实验。其测量结果如表3所示。

表3

过硫酸钠的浓度(mM)	2-MIB平均降解效果	GSM平均降解效果
			0.1	67％	72％
0.5	72％	77％
			1	73％	80％
1.5	75％	81％

本实施例是利用热活化不同浓度的过硫酸盐(过硫酸钠)，可以有效降解水体难降解的嗅味物质(2-MIB、GSM)等，其降解效果随着过硫酸盐的浓度的升高而略微升高。

实施例4

在实施例1方法的基础上，过硫酸钠的浓度为1mM，60℃下反应，pH＝7，反应时间为120min。加入不同浓度的2-MIB/GSM分别为250ng/L、500ng/L、1000ng/L。分别对其降解效果进行测量。其测量结果如表4所示。

表4

2-MIB/GSM浓度(ng/L)	2-MIB平均降解效果	GSM平均降解效果
			250	94％	97％
500	95％	98％
			1000	95％	98％

本实施例是利用热活化过硫酸盐(过硫酸钠等)，可以有效降解水体难降解的不同浓度的嗅味物质(2-MIB、GSM)等，可以看出过硫酸盐对不同浓度的嗅味物质都有良好的降解能力，在这种方法下其降解效率高达90％以上。

实施例5

在实施例1方法的基础上，地表水过0.45μm的PTFE滤膜，过硫酸钠的浓度为1mM，60℃下反应，pH＝7，反应时间为120min。用含嗅味物质的某地表水进行实验。其测量结果如表5所示。

表5

水样	2-MIB平均降解效果	GSM平均降解效果
			未过膜地表水	93％	96％
过膜地表水	95％	97％

本实施例是利用热活化过硫酸盐(过硫酸钠等)，可以有效降解水体难降解的嗅味物质(2-MIB、GSM)等，从实验可以看出这种方法对实际水体中的嗅味物质也有良好的降解效果，其降解效率高达90％以上，可以净化实际水体的水质。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：包括以下步骤：

向含有嗅味物质的水中加入氧化剂的溶液进行反应，加热后取样分析获得水中嗅味物质的降解结果。

2.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述嗅味物质的浓度为10～1000ng/L。

3.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述氧化剂的浓度为0.1×10^-3mol/L～1.5×10^-3mol/L。

4.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述嗅味物质与氧化剂的摩尔比为1:2×10⁴～1:10×10⁵。

5.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述嗅味物质为2-甲基异莰醇或土臭素。

6.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸盐或单过氧硫酸氢盐。

7.根据权利要求6所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾；

优选的，所述单过氧硫酸氢盐为过一硫酸氢钾。

8.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述加热的温度为30～90℃。

9.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述加热的时间为0～120min。

10.根据权利要求1所述的基于热活化的氧化剂降解水中嗅味物质的方法，其特征在于：所述反应的pH是用浓度为1×10^-3mol/L的盐酸或氢氧化钠调节pH为3～8；

优选的，所述取样分析是取样后采用气相色谱-质谱联用仪进行分析，样品中加入硫代硫酸钠进行淬灭。