CN108217834A - 产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，公开了一种产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法，所述产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法通过利用紫外照射激发过硫酸钠产生硫酸根自由基；同时在反应体系中加入一定浓度的碳酸钠来提供碳酸根离子；产生的硫酸根自由基再与碳酸根离子反应进而产生碳酸根自由基；依靠碳酸根自由基氧化氨氮。本发明随着反应体系中加入碳酸根离子，水中氨氮的去除效率随之显著上升，最高的氨氮(10mg/L)去除率高于80％。相对于同样反应条件下的单独的紫外辐射过硫酸钠产硫酸根自由基氧化水中氨氮效果(<10％)相比，碳酸根离子的加入确实大幅度提高了氨氮去除效率。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
氨氮作为水体中一种常见的无机污染物，其广泛存在于地表水、地下水、污废水及垃圾渗滤液中。通常，水中氨氮不仅可以影响水环境质量，造成富营养化和使得水生生物产生更多健康风险。离子交换、吹脱、生物处理、吸附、折点氯化、化学沉淀等方法均可有效去除水中氨氮。但以上技术均存在各自的不足之处。离子交换和吹脱工艺仅能去除水中较高浓度的氨氮，一般要求氨氮浓度达到500mg/L以上，而且离子交换剂需要再生，再生废水中的氨氮同样需要进一步处理，吹脱工艺则会产生含氨废气。生物处理工艺往往需要水中有一定有机物浓度。吸附工艺中吸附剂的容量通常较低。折点氯化工艺中会产物较多的有毒副产物。
高级氧化技术通过利用合适的激发方法和前体物质的结合来产生具有强氧化性的自由基(羟基自由基、硫酸根自由基等)来氧化甚至矿化污染物。高级氧化技术已广泛应用于去除水中难降解有机污染物、无机污染物，同样可去除水中氨氮。以光催化、羟基自由基、硫酸根自由基、为基础的高级氧化技术均有应用于氧化氨氮。但这些方法均在一些缺陷，如氧化效率低、氧化产物为有毒副产物等。
综上所述，现有技术存在的问题是：
目前利用高级氧化技术去除水中氨氮方法存在氧化效率低、氧化产物为有毒副产物。例如，当利用羟基自由基为主要自由基来氧化水中氨氮时，由于羟基自由基较短的半衰期(20ns)及其较强的选择性，导致以羟基自由基为主要氧化源工艺的氨氮去除效果较差。而且许多研究表明羟基自由基仅能较强的碱性环境下表现出氧化水种氨氮的能力。硫酸根自由基虽然在这两方面较羟基自由基有所优于羟基自由基，但其直接氧化水中氨氮效果并不理想。现有的去除水中氨氮的方法存在氧化效率低、氧化产物为有毒副产物。
解决上述技术问题的难度和意义：
相对于同样反应条件下的单独的紫外辐射过硫酸钠产硫酸根自由基氧化水中氨氮效果(<10％)相比，碳酸根离子的加入确实大幅度提高了氨氮去除效率；同时通过测定其他形式的氮，氨氮的氧化产物并不是全部转化为有毒副产物
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法。
本发明是这样实现的，通常，紫外辐射的环境可使过硫酸盐中的过氧键发生断裂而产生具有强氧化性的硫酸根自由基有研究表明硫酸根自由基可进一步与水中碳酸根离子反应生成碳酸根自由基虽然碳酸根自由基的氧化还原电位(1.78V)低于硫酸根自由基(2.5-3.1V)，但其有着较好的反应选择性，使得其能够更好的氧化目标污染物，而不是与其他物质结合而被消耗。同时，部分研究表明碳酸根自由基可降解部分难降解有机物和无机物。
本发明的产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法通过利用紫外照射激发过硫酸钠产生硫酸根自由基；同时在反应体系中加入一定浓度的碳酸钠来提供碳酸根离子；产生的硫酸根自由基再与碳酸根离子反应进而产生碳酸根自由基；依靠碳酸根自由基氧化氨氮
进一步，本发明通过利用紫外辐射过硫酸盐来产生硫酸根自由基，硫酸根自由基进一步与碳酸根离子反应生成碳酸根自由基来氧化水中氨氮。
进一步，首先通过在超纯水中一定量的氯化铵来配置出氨氮浓度为10mg/L含氨氮废水。取250mL含氨氮废水于500mL玻璃烧杯中，随后加入一定量的过硫酸钠使水中过硫酸钠的浓度为3mM/L，然后加入不同浓度的碳酸钠(1-400mM/L)来提供碳酸根离子源离子源，最后烧杯至于磁力搅拌器上以250r/min进行搅拌，烧杯上方放置功率为20W、波长为254nm的紫外管来提供紫外辐射环境，其辐射强度为0.15mw/cm2，最后开始反应3小时。
本发明的优点及积极效果为：
随着反应体系中加入碳酸根离子，水中氨氮的去除效率随之显著上升，最高的氨氮(10mg/L)去除率高于80％。相对于同样反应条件下的单独的紫外辐射过硫酸钠产硫酸根自由基氧化水中氨氮效果(<10％)相比，碳酸根离子的加入确实大幅度提高了氨氮去除效率。同时通过测定其他形式的氮，氨氮的氧化产物并不是全部转化为有毒副产物
附图说明
图1是本发明实施例提供的产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的实验结果示意图。
图3是本发明实施例提供的实验结果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前利用高级氧化技术去除水中氨氮方法存在氧化效率低、氧化产物为有毒副产物。例如，当利用羟基自由基为主要自由基来氧化水中氨氮时，由于羟基自由基较短的半衰期(20ns)及其较强的选择性，导致以羟基自由基为主要氧化源工艺的氨氮去除效果较差。
如图1所示，本发明实施例提供的产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法包括以下步骤：
S101：通过利用紫外照射激发过硫酸钠产生硫酸根自由基；
S102：同时在反应体系中加入一定浓度的碳酸钠来提供碳酸根离子；产生的硫酸根自由基再与碳酸根离子反应进而产生碳酸根自由基；
S103：依靠碳酸根自由基氧化氨氮。
图2是本发明实施例提供的实验结果示意图。
图3是本发明实施例提供的实验结果示意图。
下面结合具体实施例或实验对本发明的应用效果作详细的描述。
本发明的优点及积极效果为：随着反应体系中加入碳酸根离子，水中氨氮的去除效率随之显著上升，最高的氨氮(10mg/L)去除率高于80％。相对于同样反应条件下的单独的紫外辐射过硫酸钠产硫酸根自由基氧化水中氨氮效果(<10％)相比，碳酸根离子的加入确实大幅度提高了氨氮去除效率。同时通过测定其他形式的氮，发现氨氮的氧化产物并不是全部转化为有毒副产物
所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法，其特征在于，所述产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法通过利用紫外照射激发过硫酸钠产生硫酸根自由基；同时在反应体系中加入一定浓度的碳酸钠来提供碳酸根离子；产生的硫酸根自由基再与碳酸根离子反应进而产生碳酸根自由基；依靠碳酸根自由基氧化氨氮。
2.如权利要求1所述的产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法，其特征在于，
利用紫外辐射过硫酸盐来产生硫酸根自由基，硫酸根自由基进一步与碳酸根离子反应生成碳酸根自由基来氧化水中氨氮；
反应式为：
3.如权利要求1所述的产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法，其特征在于，所述的产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法包括：
首先通过在超纯水中一定量的氯化铵来配置出氨氮浓度为10mg/L含氨氮废水。取250mL含氨氮废水于500mL玻璃烧杯中，随后加入一定量的过硫酸钠使水中过硫酸钠的浓度为3mM/L；
然后加入不同浓度的碳酸钠1-400mM/L来提供碳酸根离子源离子源；
最后烧杯至于磁力搅拌器上以250r/min进行搅拌，烧杯上方放置功率为20W、波长为254nm的紫外管来提供紫外辐射环境，其辐射强度为0.15mw/cm2，最后开始反应3小时。
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