CN113912173A - 一种亚铁活化过氧化钙及处理含嗅味水样的方法 - Google Patents

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邵增会
陈月
许继峥
唐玉霖
杨舒
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Abstract

本发明公开了一种亚铁活化过氧化钙，制备方法包括以下步骤：将过氧化钙溶液和硫酸亚铁混合，得到亚铁活化过氧化钙。本发明提供的亚铁活化过氧化钙能够持续高效清洁地去除水中嗅味物质，能耗少、清洁环保、效率高。

Description

一种亚铁活化过氧化钙及处理含嗅味水样的方法
本申请是申请日为2019年11月05日、申请号为201911071012.2、发明名称为《采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法》的分案申请。
技术领域
本发明涉及撒花装置技术领域，尤其是涉及一种亚铁活化过氧化钙及处理含嗅味水样的方法。
背景技术
随着我国社会日益发展，人们对饮用水的水质感官有了更高的要求，异嗅味作为一项常规指标也被列入了《生活饮用水卫生标准》当中(GB5749-2006)。然而近年来，饮用水中含有异嗅味物质的事件频频爆发，给人们的生活用水造成了严重的困扰。水体中异嗅味物质的主要来源是藻类或某些细菌如放线菌等产生的具有恶劣难闻气味的有机物质。这些有机物均具有半挥发性，且嗅阈值极低，一般为纳克升级别。目前水源水体中常见的异嗅味物质有土嗅素、二甲基异莰醇、二甲基三硫醚等。其中前两种嗅味物质最为典型与常见，并作为水质参考指标被纳入了生活饮用水卫生标准当中，其限值均为10ng/L。而近年来各地区频繁藻类爆发事件导致了饮用水源水中异嗅味物质含量超标，从而对给水处理厂造成严重的水处理负担。因此，嗅味物质的有效去除对我国生活饮用水水质保障具有重要意义，也是给水处理厂亟待解决的难题。给水厂的水处理流程一般可以将嗅味物质去除至接近嗅阈值或嗅阈值以下。但在水源水体当中嗅味物质大量存在时，水厂的处理流程则难以将其去除至达标。目前常见的水体中嗅味物质的去除技术有活性炭吸附法、氧化剂氧化法、生物处理法等等。其中氧化法常用的氧化剂有氯、二氧化氯等。但氯氧化法会造成饮用水中三卤甲烷等致癌副产物的产生，且氯氧化剂的残余也会造成水中含有异味。因此找到一种更加清洁有效不会产生副产物的氧化剂对去除水中嗅味具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，通过亚铁离子催化过氧化钙产生羟基自由基，从而持续高效清洁地去除了水中嗅味物质，具有能耗少、清洁环保、效率高等特点。
为实现上述目的，本发明提供了一种亚铁活化过氧化钙，包括以下步骤：
将过氧化钙溶液和硫酸亚铁混合，得到亚铁活化过氧化钙。
优选地，当利用亚铁活化过氧化钙处理含嗅味水样时，所述含嗅味水样中过氧化钙的终浓度为1～2mmol/L。
优选地，当利用亚铁活化过氧化钙处理含嗅味水样时，所述含嗅味水样中亚铁离子的终浓度为0.5mmol/L。
本发明还提供了利用上述技术方案所述的亚铁活化过氧化钙处理含嗅味水样的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将亚铁活化过氧化钙与含嗅味水样混合，将得到的反应体系进行震荡，所述含嗅味水样中含有二甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM)以及β-环柠檬醛(β-cyc)和二甲基三硫醚(DMTS)的嗅味物质；
所述亚铁活化过氧化钙为上述技术方案所述亚铁活化过氧化钙。
优选地，所述含嗅味水样中的嗅味物质的浓度独立地为200ng/L。
优选地，所述亚铁活化过氧化钙与含嗅味水样混合，所得的反应体系中过氧化钙的浓度为1～2mmol/L；
优选地，所述亚铁活化过氧化钙与含嗅味水样混合，所得的反应体系中亚铁离子的浓度为0.5mmol/L。
优选地，所述震荡的温度为25℃，所述震荡的时间为2h。
本发明采用上述结构的采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味，通过亚铁离子催化过氧化钙产生羟基自由基，从而持续高效清洁地去除了水中嗅味物质，具有能耗少、清洁环保、效率高等特点。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法实施例1中过氧化钙浓度为1.0mol/L、亚铁离子浓度为0.1mol/L时嗅味物质的降解曲线；
图2为一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法实施例2中过氧化钙浓度为1.0mol/L、亚铁离子浓度为0.5mol/L时嗅味物质的降解曲线；
图3为一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法实施例3中过氧化钙浓度为2.0mol/L、亚铁离子浓度为0.5mol/L时嗅味物质的降解曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，包括以下步骤：
(1)配置溶液：将过氧化钙配制成溶液，然后加入硫酸亚铁，控制硫酸亚铁的浓度，过氧化钙和硫酸亚铁的质量比为2∶0.5；
(2)制备氧化剂淬灭剂：配置0.1mol/L的Na2S2O3作为氧化剂淬灭剂备用；
(3)准备三份同样的含有二甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM)以及β-环柠檬醛(β-cyc)和二甲基三硫醚(DMTS)的含嗅味水样，2-MIB和β-cyc的浓度比为20∶1，然后分别向上述三份水样中加入步骤(1)制备的溶液，使每份的过氧化钙浓度分别为2.0mmol/L、1.0mmol/L、1.0mmol/L，亚铁离子浓度分别为0.5mmol/L、0.5mmol/L、0.1mmol/L，最后使整个反应体系在25℃下震荡反应2h；
(4)取样送检：对步骤(1)中的三份水样每隔一定时间进行取样10mmL，将水样放入到添加了100uL淬灭剂的顶空瓶当中，送至GCMS系统检测水样当中得到嗅味物质浓度，对检测结果进行了分析。
进一步的，一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，包括以下步骤：
(1)配置溶液：将过氧化钙配制成溶液，然后加入硫酸亚铁，控制硫酸亚铁的浓度；
(2)制备氧化剂淬灭剂：配置0.1mol/L的Na2S2O3作为氧化剂淬灭剂备用；
(3)准备同样的分别含有200ng/l的2-MTB、GSM以及10ug/L的β-cyc和DMTS的含嗅味水样3份，每份500mL，然后分别向上述三份水样中加入步骤(1)制备的溶液，使每份的过氧化钙浓度分别为2.0mmol/L、1.0mmol/L、1.0mmol/L，亚铁离子浓度分别为0.5mmol/L、0.5mmol/L、0.1mmol/L.，最后使整个反应体系在25℃下震荡反应2h；
(4)取样送检：对步骤(3)中的三份水样每隔一定时间进行取样10mmL，将水样放入到添加了100uL淬灭剂的顶空瓶当中，送至GCMS系统检测水样当中得到嗅味物质浓度，对检测结果进行了分析。
实施例1
一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化钙配成溶液，然后加入硫酸亚铁，控制过氧化钙和硫酸亚铁的浓度；
(2)配置0.1mol/L的Na2S2O3作为氧化剂淬灭剂备用；
(3)准备同样的含有200ng/L的2-MIB、GSM、β-cyc和DMTS的含嗅味水样500mL，加入步骤(1)所制得的混合液，使每份的过氧化钙浓度为1.0mmol/L，亚铁离子浓度为0.1mmol/L，使整个反应体系在25℃下震荡反应2h；
(4)对步骤(3)中的三份水样每隔一定时间进行取样10mmL，时间分别在0、10、20、40、60、90、120min时刻取样，放入添加了100uL淬灭剂的顶空瓶当中，送至GCMS仪器测得水样当中嗅味物质浓度。
如图1所示，结果发现反应2h后土臭素(GSM)、β-环柠檬醛(β-cyc)和二甲基三硫醚(DMTS)的降解去除率分别可达10.7％、16.7％、97.6％。对二甲基异莰醇(2-MIB)基本无去除效果，且反应进行10min后DMTS的降解率既可达96％以上。
实施例2
一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化钙配成溶液，然后加入硫酸亚铁，控制过氧化钙和硫酸亚铁的浓度；
(2)配置0.1mol/L的Na2S2O3作为氧化剂淬灭剂备用；
(3)准备同样的含有200ng/L的2-MIB、GSM、β-cyc和DMTS的含嗅味水样500mL，加入步骤(1)所制得的混合液，使每份的过氧化钙浓度为1.0mmol/L，亚铁离子浓度为0.5mmol/L，使整个反应体系在25℃下震荡反应2h；
(4)对步骤(3)中的三份水样每隔一定时间进行取样10mmL，时间分别在0、10、20、40、60、90、120min时刻取样，放入添加了100uL淬灭剂的顶空瓶当中，送至GCMS仪器测得水样当中嗅味物质浓度。
如图2所示，结果发现反应2h后二甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM)、β-环柠檬醛(β-cyc)和二甲基三硫醚(DMTS)的降解去除率分别可达9.9％、19.3％、23.8％、99.9％，对DMTS降解效果非常好。
实施例3
一种采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，包括以下步骤：
(1)将过氧化钙配成溶液，然后加入硫酸亚铁，控制过氧化钙和硫酸亚铁的浓度；
(2)配置0.1mol/L的Na2S2O3作为氧化剂淬灭剂备用；
(3)准备同样的含有200ng/L的2-MIB、GSM、β-cyc和DMTS的含嗅味水样500mL，加入步骤(1)所制得的混合液，使每份的过氧化钙浓度为2.0mmol/L，亚铁离子浓度为0.5mmol/L，使整个反应体系在25℃下震荡反应2h；
(4)对步骤(3)中的三份水样每隔一定时间进行取样10mmL，时间分别在0、30、60、90、120min时刻取样，放入添加了100uL淬灭剂的顶空瓶当中，送至GCMS仪器测得水样当中嗅味物质浓度。
如图3所示，结果发现反应2h后二甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM)、β-环柠檬醛(β-cyc)和二甲基三硫醚(DMTS)的降解去除率分别可达26.8％、26.8％、37.0％、98.8％。发现加大过氧化钙和亚铁离子的投加量可以提高二甲基异莰醇和土嗅素的降解率，但是对β-环柠檬醛和二甲基三硫醚的去除效果并无显著提高，其中二甲基三硫醚已经接近完全降解。
反应机理：氧化剂在催化剂或者是光照等条件激活下，产生了一系列高能态氧化自由基如羟基自由基等，从而高效迅速的降解污染物，过氧化钙(CaO2)是一种稳定性好，无毒的氧化剂，在潮湿空气及水中缓慢分解，可持续缓慢的释放H2O2。其在亚铁离子(Fe2+)的存在下，可生成高能态的羟基自由基，从而有效的去除水中嗅味物质，降解彻底，且不会产生有毒有害副产物。
因此，本发明采用上述结构的采用亚铁活化过氧化钙去除水中嗅味的方法，通过亚铁离子催化过氧化钙产生羟基自由基，从而高效清洁地去除了水中嗅味物质，具有能耗少、清洁环保、效率高等特点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种亚铁活化过氧化钙，其特征在于，制备方法包括以下步骤；
将过氧化钙溶液和硫酸亚铁混合，得到亚铁活化过氧化钙。
2.根据权利要求1所述的亚铁活化过氧化钙，其特征在于：当利用亚铁活化过氧化钙处理含嗅味水样时，所述含嗅味水样中过氧化钙的终浓度为1～2mmol/L。
3.根据权利要求1或2所述的亚铁活化过氧化钙，其特征在于：当利用亚铁活化过氧化钙处理含嗅味水样时，所述含嗅味水样中亚铁离子的终浓度为0.5mmol/L。
4.一种利用权利要求1～3任意一项所述的亚铁活化过氧化钙处理含嗅味水样的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将亚铁活化过氧化钙与含嗅味水样混合，将得到的反应体系进行震荡，所述含嗅味水样中含有二甲基异莰醇、土臭素以及β-环柠檬醛和二甲基三硫醚的嗅味物质；
所述亚铁活化过氧化钙为权利要求1～3任一项所述亚铁活化过氧化钙。
5.根据权利要求4所述的处理含嗅味水样的方法，其特征在于，所述含嗅味水样中的二甲基异莰醇、土臭素以及β-环柠檬醛和二甲基三硫醚的浓度分别为200ng/L。
6.根据权利要求4所述的处理含嗅味水样的方法，其特征在于，所述反应体系中过氧化钙的浓度为1～2mmol/L。
7.根据权利要求4所述的处理含嗅味水样的方法，其特征在于，所述反应体系中亚铁离子的浓度为0.5mmol/L。
8.根据权利要求4所述的处理含嗅味水样的方法，其特征在于，所述震荡的温度为25℃，所述震荡的时间为2h。
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