CN111661911B - 一种去除水中有机污染物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除水中有机污染物的方法，其包括如下步骤：先向含有机污染物的水中投加过氧乙酸，然后再投加高铁酸盐，搅拌反应；按摩尔比计，过氧乙酸:高铁酸盐＝1:36～8:1。本发明以特定条件向污水中依次投加PAA和高铁酸盐，使PAA得到有效活化，产生高氧化性自由基，从而增强其对水中有机污染物的去除效果。相比于只使用PAA，本发明方法对有机污染物的去除效果显著提高，能去除的有机污染物种类也显著增多。

Description

一种去除水中有机污染物的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种去除水中有机污染物的方法。
背景技术
水体中的有机污染物多为有毒有害物质，且在水体中的稳定性高，难以生物降解，具有生物积累性，可通过食物链富集，从而危害生态环境和人体健康。
目前，污水中有机污染物的处理方法一般包括：物理处理、化学处理和生物处理几种。其中，化学处理中较常用的方法包括氧化处理法，即利用强氧化剂氧化分解废水中污染物，以净化废水的方法。强氧化剂能将废水中的有机物逐步降解成为简单的无机物，也能把溶解于水中的污染物氧化为不溶于水、而易于从水中分离出来的物质。
过氧乙酸又名过氧醋酸，英文缩写PAA，分子式为CH3CO3H。PAA是一种强氧化剂，其还原电势为1.0～1.96V，对细菌繁殖体、芽孢等具有高效、快速的杀灭作用，且几乎无有毒产物形成，现有技术已将其作为传统氯的替代物而广泛用于传染病消毒、饮水消毒和食品消毒等。再由于PAA的高pKa(8.2)特性，使其即使在弱碱性水中也能主要以中性形式存在，而中性形式的PAA比阴离子形式具有更强的氧化能力，这使其在废水处理中具有较好的可行性。但是，PAA具有高选择性，单独使用PAA处理水中的有机污染物效果并不理想，其对许多有机污染物无法起到有效的去除作用。
发明内容
基于此，为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明用高铁酸盐活化PAA，产生高氧化性自由基，显著提高了有机污染物的去除效果。
本发明的目的在于提供一种去除水中有机污染物的方法，通过向水中以特定配比依次投加PAA和高铁酸盐，从而活化PAA，产生高氧化性自由基，使更多难降解的有机污染物被有效去除。
为实现其目的，本发明采取的技术方案如下：
一种去除水中有机污染物的方法，其包括如下步骤：先向含有机污染物的水中投加过氧乙酸，然后再投加高铁酸盐，搅拌反应；按摩尔比计，过氧乙酸:高铁酸盐＝1:36～8:1。该摩尔比下，可达到活化过氧乙酸的效果，但过氧乙酸占比过大时活化效果较弱，高铁酸盐占比过大时会导致成本较高。
优选地，所述过氧乙酸与高铁酸盐的摩尔比为1:1～1:3。该摩尔比下，过氧乙酸可获得较充分的活化，且成本合理。
更优选地，所述过氧乙酸与高铁酸盐的摩尔比为1:2。该摩尔比下，过氧乙酸的活化效果最好，对有机污染物的去除效果最好。
优选地，所述含有机污染物的水的pH值为5～8。在该pH条件下，本发明方法对有机污染物具有更好的去除效果。在一些实施例中，可通过加入NaOH或H2SO4等无机碱或无机酸来调控水的pH。
本发明中，PAA和高铁酸盐的添加顺序是实现PAA高效活化的关键因素之一，以本发明的顺序向水中添加PAA和高铁酸盐，可使PAA得到有效活化，产生高氧化性自由基，提高有机污染物的去除效果。而由于高铁酸盐具有较强氧化性，其与污染物具有一定的反应活性，因此，若先添加高铁酸盐再添加PAA，会使得部分高铁酸盐被消耗，从而使其对PAA的活性作用减弱，导致有机污染物的去除效果降低。
高铁酸盐是一种绿色的氧化剂，其在被还原的过程中不会产生二次污染物，也不会对人类及环境造成危害，而且其还原产生的Fe3+和Fe(OH)3具有很强的絮凝活性，能够将水中的悬浮物聚集形成沉淀。
优选地，所述过氧乙酸以质量百分浓度为15％～30％的过氧乙酸水溶液进行添加使用。由此，可保证过氧乙酸的使用效果和使用安全性。
优选地，所述高铁酸盐包括高铁酸钠和高铁酸钾中的至少一种。
优选地，所述搅拌反应的时间为3～20min。
优选地，所述有机污染物包括卡马西平、磺胺甲恶唑、苯甲二氮唑、甲氧苄氨嘧啶、红霉素、布洛芬、萘普生、硝基苯、雌酮、雌二醇、雌三醇、异黄酮、敌敌畏、氯霉素、青霉素、双氯芬酸、五氯酚、六氯环己烷、呋喃丹、双对氯苯基三氯乙烷、二氯乙烯、四氯乙烯、苯、甲苯、苯乙烯、苯并芘、环氧氯丙烷、氯苯、氯乙烯、双酚A、双酚S、泛影酸、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、多氯联苯中的至少一种。上述有机物在水中较难降解，而本发明的方法对上述有机污染物有较好的去除效果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明以特定条件向水中投加PAA溶液和高铁酸盐，使PAA得到有效活化，产生高氧化性自由基，从而增强其对水中有机污染物的去除效果。相比于只使用PAA，本发明对有机污染物的去除效果显著提高，能去除的有机污染物种类也显著增多。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，本发明通过下列实施例进一步说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。
实施例1
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：调节污水的pH至7；然后按20mg/L(0.08mmol/L)的添加量向污水中投加质量分数为30％的PAA溶液，再按31.7mg/L(0.16mmol/L)的添加量向污水中投加高铁酸钾；以600r/min的速度搅拌反应15min；反应完成后，检测水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为0.4μg/L，去除率为95％；
萘普生的含量为0.6μg/L，去除率为99.8％；
青霉素的含量为4.0μg/L，去除率为99.5％。
实施例2
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：调节污水的pH至7；然后按30.4mg/L(0.12mmol/L)的添加量向污水中投加质量分数为30％的PAA溶液，再按23.8mg/L(0.12mmol/L)的添加量向污水中投加高铁酸钾；以600r/min的速度搅拌反应15min；反应完成后，检测水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为1.6μg/L，去除率为80％；
萘普生的含量为43.2μg/L，去除率为85.6％；
青霉素的含量为80.0μg/L，去除率为90％。
实施例3
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：调节污水的pH至7；然后按15.2mg/L(0.06mmol/L)的添加量向污水中投加质量分数为30％的PAA溶液，再按35.6mg/L(0.18mmol/L)的添加量向污水中投加高铁酸钾；以600r/min的速度搅拌反应15min；反应完成后，检测水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为1.4μg/L，去除率为82.5％；
萘普生的含量为41.0μg/L，去除率为86.3％；
青霉素的含量为86.5μg/L，去除率为89.2％。
对比例1
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：调节污水的pH至7；然后按31.7mg/L(0.16mmol/L)的添加量向污水中投加高铁酸钾，再按20mg/L(0.08mmol/L)的添加量向污水中投加质量分数为30％的PAA溶液；以600r/min的速度搅拌反应15min；反应完成后，检测水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为2.4μg/L，去除率为70％；
萘普生的含量为105.0μg/L，去除率为65％；
青霉素的含量为256.0μg/L，去除率为68％。
对比例2
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：处理方法与实施例1相似，区别仅在于对比例1不添加高铁酸钾，而质量分数为30％的PAA溶液的添加量为60.8mg/L(0.24mmol/L)。反应完成后，测定水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为7.2μg/L，去除率为10％；
萘普生的含量为255.0μg/L，去除率为15％；
青霉素的含量为744.1μg/L，去除率为7％。
对比例3
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：处理方法与实施例1相似，区别仅在于对比例1不添加PAA，而高铁酸钾的添加量为47.5mg/L(0.24mmol/L)。反应完成后，测定水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为4.4μg/L，去除率为45％；
萘普生的含量为147.3μg/L，去除率为50.9％；
青霉素的含量为320.0μg/L，去除率为60％。
对比例4
含8μg/L双酚A、300μg/L萘普生和800μg/L青霉素的污水处理：调节污水的pH至9；然后按20mg/L(0.08mmol/L)的添加量向污水中投加质量分数为30％的PAA溶液，再按31.7mg/L(0.16mmol/L)的添加量向污水中投加高铁酸钾；以600r/min的速度搅拌反应15min；反应完成后，检测水中有机物的含量，结果如下：
双酚A的含量为4.2μg/L，去除率为47.5％；
萘普生的含量为171.0μg/L，去除率为43％；
青霉素的含量为496.3μg/L，去除率为38％。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种去除水中有机污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：先向含有机污染物的水中投加过氧乙酸，然后再投加高铁酸盐，搅拌反应；所述过氧乙酸与高铁酸盐的摩尔比为1:1～1:3，所述搅拌反应过程中反应体系的pH值为5～8。
2.如权利要求1所述的去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述过氧乙酸与高铁酸盐的摩尔比为1:2。
3.如权利要求1所述的去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述过氧乙酸以质量百分浓度为15％～30％的过氧乙酸水溶液进行添加使用。
4.如权利要求1所述的去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述高铁酸盐包括高铁酸钠和高铁酸钾中的至少一种。
5.如权利要求1所述的去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述搅拌反应的时间为3～20min。
6.如权利要求1所述的去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述有机污染物包括卡马西平、磺胺甲恶唑、苯甲二氮唑、甲氧苄氨嘧啶、红霉素、布洛芬、萘普生、硝基苯、雌酮、雌二醇、雌三醇、异黄酮、敌敌畏、氯霉素、青霉素、双氯芬酸、五氯酚、六氯环己烷、呋喃丹、双对氯苯基三氯乙烷、二氯乙烯、四氯乙烯、苯、甲苯、苯乙烯、苯并芘、环氧氯丙烷、氯苯、氯乙烯、双酚A、双酚S、泛影酸、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、多氯联苯中的至少一种。
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