CN105347458B - 一种利用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：将丙酮酸加入待处理水中，进行反渗透处理，向含有丙酮酸的反渗透浓缩液中加入过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)，搅拌，反应，即可。本发明中丙酮酸与待处理水中的钙镁离子结合，形成络合物丙酮酸盐，起到阻垢的作用；同时形成的丙酮酸盐能够催化加入的过氧化物产生单线态氧，生成的高活性单线态氧，可以快速与反渗透浓缩液中的污染物反应，氧化有机物、灭活微生物，达到除污染的目的。本发明特点：丙酮酸和过氧化物绿色、安全、无毒副作用，反应除污染效率高，不产生有毒有害副产物，是一种集络合阻垢与氧化除污染为一体的高效反渗透浓缩液处理方法。

Description

一种利用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。
但是，目前并没有一种有效处理反渗透浓缩液的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法。
本发明的一种利用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：一、将丙酮酸加入到待进行反渗透处理的水中，进行反渗透处理；
二、向步骤一反渗透处理后得到的反渗透浓缩液中加入过氧化物，搅拌，控制丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(1～10)，控制过氧化物浓度为100～5000mg/L，水力反应停留时间为30～120min，即完成利用单线态氧处理反渗透浓缩液。
本发明的方法具体流程见图1。
本发明的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法中所述过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。其中，过一硫酸盐为过一硫酸钠(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；过碳酸盐为过碳酸钠(Na2CO4)、过碳酸钾(K2CO4)中的一种或两种按任意比混合的混合物。
本发明的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液方法的原理如下：首先，在待进行反渗透处理的水中，加入的丙酮酸能够与其中的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)结合，形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，阻碍钙镁离子在反渗透膜上结垢，起到络合阻垢的作用；然后，反渗透浓缩液中的丙酮酸盐催化加入的过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)产生双环氧中间体，生成的双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧(1O2)和丙酮酸盐，同时双环氧中间体也会发生自分解产生单线态氧(1O2)和丙酮酸盐，生成的丙酮酸盐继续催化过氧化物产生单线态氧，在反应中丙酮酸盐起到循环催化的作用。具体反应机理见图2。生成的单线态氧具有很强的氧化能力，可以快速与反渗透浓缩液中的污染物反应，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。因此，本发明是一种集络合阻垢与氧化除污染为一体的高效反渗透浓缩液处理方法。
本发明的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，具有如下优点：
(1)环境友好型氧化剂单线态氧(1O2)反应活性强、除污染效率高、氧化后不产生有毒有害副产物。
(2)丙酮酸作为生物体基本代谢的中间产物之一，是葡萄糖糖酵解的最终产物，被广泛用于食品加工等过程，因此，丙酮酸作为络合剂和催化剂，安全可靠，无毒副作用。
(3)丙酮酸作为络合剂，与存在的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，起到阻垢的作用；同时丙酮酸结合钙镁离子后增强了羧酸官能团的吸电子能力，催化过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)的能力更强。
(4)绿色氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)作为粉末状固体，化学性质稳定，运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，反应后不产生有毒有害副产物。
(5)反应pH适用范围宽，受水体条件影响小，是一种集络合阻垢与氧化除污染为一体的高效反渗透浓缩液处理方法。
附图说明
图1是一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液方法的流程图；
图2是一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液方法的反应机理图；
图3是实施例1的反渗透浓缩液去除率曲线图；其中，□表示单独利用过一硫酸钾对反渗透浓缩液进行氧化降解COD的去除率曲线，■表示利用丙酮酸催化过一硫酸钾产生的单线态氧对反渗透浓缩液进行氧化降解COD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：
一、将丙酮酸加入到待进行反渗透处理的水中，进行反渗透处理；
二、向步骤一反渗透处理后得到的反渗透浓缩液中加入过氧化物，搅拌，控制丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(1～10)，控制过氧化物浓度为100～5000mg/L，水力反应停留时间为30～120min，即完成利用单线态氧处理反渗透浓缩液。
本实施方式的具体流程见图1。
本实施方式的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液方法的原理如下：首先，在待进行反渗透处理的水中，加入的丙酮酸能够与其中的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)结合，形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，阻碍钙镁离子在反渗透膜上结垢，起到络合阻垢的作用；然后，反渗透浓缩液中的丙酮酸盐催化加入的过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)产生双环氧中间体，生成的双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧(1O2)和丙酮酸盐，同时双环氧中间体也会发生自分解产生单线态氧(1O2)和丙酮酸盐，生成的丙酮酸盐继续催化过氧化物产生单线态氧，在反应中丙酮酸盐起到循环催化的作用。具体反应机理见图2。生成的单线态氧具有很强的氧化能力，可以快速与反渗透浓缩液中的污染物反应，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。因此，本实施方式是一种集络合阻垢与氧化除污染为一体的高效反渗透浓缩液处理方法。
本实施方式的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，具有如下优点：(1)环境友好型氧化剂单线态氧(1O2)反应活性强、除污染效率高、氧化后不产生有毒有害副产物。(2)丙酮酸作为生物体基本代谢的中间产物之一，是葡萄糖糖酵解的最终产物，被广泛用于食品加工等过程，因此，丙酮酸作为络合剂和催化剂，安全可靠，无毒副作用。(3)丙酮酸作为络合剂，与存在的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，起到阻垢的作用；同时丙酮酸结合钙镁离子后增强了羧酸官能团的吸电子能力，催化过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)的能力更强。(4)绿色氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)作为粉末状固体，化学性质稳定，运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，反应后不产生有毒有害副产物。(5)反应pH适用范围宽，受水体条件影响小，是一种集络合阻垢与氧化除污染为一体的高效反渗透浓缩液处理方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。其它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不同的是：过一硫酸盐为过一硫酸钠(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。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过碳酸盐为过碳酸钠(Na2CO4)、过碳酸钾(K2CO4)中的一种或两种按任意比混合的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(1～9)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(2～8)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(3～7)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(4～6)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为200～4500mg/L，水力反应停留时间为30～100min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为300～4000mg/L，水力反应停留时间为40～100min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为300～3500mg/L，水力反应停留时间为40～90min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为400～3000mg/L，水力反应停留时间为50～90min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为400～2500mg/L，水力反应停留时间为50～90min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为400～2000mg/L，水力反应停留时间为50～80min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为500～1500mg/L，水力反应停留时间为50～80min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为500～1000mg/L，水力反应停留时间为50～70min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为600～900mg/L，水力反应停留时间为50～70min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为700～900mg/L，水力反应停留时间为60min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过氧化物浓度为800mg/L，水力反应停留时间为60min。其它与具体实施方式一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种利用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：a、将丙酮酸加入到待进行反渗透处理的水中，对含有丙酮酸的水进行反渗透处理；b、向反渗透浓缩液中加入过氧化物过一硫酸钾，搅拌，控制丙酮酸和过一硫酸钾的摩尔比为1:2，过一硫酸钾浓度为800mg/L，水力反应停留时间为60min，即完成利用单线态氧处理反渗透浓缩液。
本实施例的反渗透浓缩液的处理效果见图3，由图3中可知，单独利用过一硫酸钾对反渗透浓缩液进行氧化降解(□)，COD的去除效率不高，反应60min，COD的去除率只有10％；然而，利用本实施例的方式向反渗透浓缩液中加入过一硫酸钾的同时再加入丙酮酸，利用丙酮酸催化过一硫酸钾产生的单线态氧对反渗透浓缩液进行氧化降解(■)，反应60min，COD的去除率达到90％以上，完成对反渗透浓缩液中COD的去除。由此可见，本实施例在处理反渗透浓缩液方面具有比较突出的优势。
实施例2
本实施例的一种利用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：a、将丙酮酸加入到待进行反渗透处理的水中，对含有丙酮酸的水进行反渗透处理；b、向反渗透浓缩液中加入过氧化物过碳酸钠，搅拌，控制丙酮酸和过碳酸钠的摩尔比为1:1.5，过碳酸钠浓度为1000mg/L，水力反应停留时间为60min，即完成利用单线态氧处理反渗透浓缩液。
本实施例利用丙酮酸催化过碳酸钠产生的单线态氧对反渗透浓缩液进行氧化降解，反应60min，COD的去除率达到90％以上。

Claims (9)

1.一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于利用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：
一、将丙酮酸加入到待进行反渗透处理的水中，进行反渗透处理；
二、向步骤一反渗透处理后得到的反渗透浓缩液中加入过氧化物，搅拌，控制丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(1～10)，控制过氧化物浓度为100～5000mg/L，水力反应停留时间为30～120min，即完成利用单线态氧处理反渗透浓缩液；所述过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于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。
3.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于过碳酸盐为过碳酸钠、过碳酸钾中的一种或两种按任意比混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(2～8)。
5.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(2～6)。
6.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于丙酮酸和过氧化物的摩尔比为1:(2～4)。
7.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于过氧化物浓度为200～4000mg/L，水力反应停留时间为40～100min。
8.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于过氧化物浓度为300～3000mg/L，水力反应停留时间为40～80min。
9.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理反渗透浓缩液的方法，其特征在于过氧化物浓度为400～800mg/L，水力反应停留时间为50～70min。
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