專利名稱：一種新型的臭氧高級氧化水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理方法，具體涉及一種新型的臭氧高級氧化水處理方法。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，各種生產(chǎn)廢水和生活污水未達到排放標準就直接進入到水體中，對地表水源造成了極大的危害，水源水質(zhì)也因此而急劇下降，水體中的有機污染物對人類的健康存在著潛在威脅，特別是持久性有毒有害有機物較長時間穩(wěn)定地存在于水中，利用傳統(tǒng)的水處理方法對這些高穩(wěn)定性有機污染物去除效果有限。采用高級氧化技術(shù)通過產(chǎn)生高氧化性的羥基自由基來氧化有機物，具有反應(yīng)速度快、無選擇性、反應(yīng)條件溫和、不會產(chǎn)生二次污染的特點，被認為是解決有機污染的有效手段。O3/H2O2處理方法是應(yīng)用于飲用水處理中的一種最為廣泛和有效的高級氧化方法，日本在20世紀70年代末開始研究，美國在80年代將其用于城市污水處理中。臭氧本身具有很強的氧化性，對很多的有機物有去除作用，但對某些鹵代烴及農(nóng)藥等有機物的氧化效果較差，將過氧化氫與臭氧結(jié)合使用可大大提高氧化效率。例如O3在pH＝2時氧化氯苯的速率很慢(其動力學的速率常數(shù)為0.06～3M-1S-1)，但用O3/H2O2處理方法氧化時，降解效率可大大提高(其動力學的速率常數(shù)為4～5×109M-1S-1)。O3/H2O2處理方法對農(nóng)藥久效磷也具有很好的去除效果，20min內(nèi)去除率達95％以上。國內(nèi)外研究表明， O3/H2O2似乎是所有高級氧化過程中最為經(jīng)濟有效處理飲用水的方法，尤其是水中有機物不能與紫外光反應(yīng)時更為有效。但采用O3/H2O2處理方法降解水中污染物，水在處理后會存在剩余H2O2，造成水質(zhì)二次污染，對水質(zhì)產(chǎn)生副作用，并消耗后續(xù)的余氯，影響消毒效果，因而制約了O3/H2O2在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于污水處理或飲用水深度處理并具有降解有機物效率高、過氧化氫投加量少的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法。它由以下步驟完成a、用濃度為10-7～102mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合使過氧化氫水溶液的pH值在7～14之間；b、將過氧化氫堿性水溶液加入到水中與臭氧結(jié)合氧化去除水中有機物。
本發(fā)明具有以下有益效果1、傳統(tǒng)的用O3/H2O2降解水中污染物的水處理方法存在處理后水中剩余過氧化氫量較多，造成水質(zhì)二次污染的問題，為了解決這個問題，本發(fā)明利用過氧化氫與堿反應(yīng)生成的HO2-促進臭氧轉(zhuǎn)化為具有很強氧化能力的羥基自由基，強化分解水中有機污染物，特別是高穩(wěn)定性有毒有害的有機污染物(如農(nóng)藥、鹵代有機物、硝基化合物等)。2、HO2-的制備方法是將過氧化氫與一定濃度的堿性溶液瞬間混合，使過氧化氫水溶液的pH值呈堿性，pH值范圍在7-14之間，然后將該堿性過氧化氫水溶液與臭氧氧化水處理過程結(jié)合去除水中高穩(wěn)定性有機物。本發(fā)明的具體反應(yīng)機理如下水中的過氧化氫存在一個離解平衡pka＝11.8在O3/H2O2中上述反應(yīng)生成的HO2-離子是自由基HO·產(chǎn)生的誘發(fā)劑。
自由基HO·一旦產(chǎn)生，就發(fā)生如下的鏈反應(yīng)
除了上述反應(yīng)外，還存在HO·自由基與H2O2的反應(yīng)，但HO·自由基與H2O2的反應(yīng)比上述反應(yīng)慢得多，故可被忽略。溶液中存在有機污染物P，則反應(yīng)為
此外，有機物P與臭氧的直接氧化反應(yīng)為
鏈的終止反應(yīng)為
同時也存在下面的平衡
從上述分析中可以看出在水處理中起主要作用的強氧化性的HO·自由基的濃度與水溶液中的HO2-離子濃度有很大關(guān)系，提高HO2-離子濃度勢必促進強氧化性HO·的生成。3HO2-的制備方法是將過氧化氫與一定濃度的堿性溶液瞬間混合后，提高過氧化氫水溶液的pH值，從而增加了水中過氧化氫的離解度。4、將過氧化氫堿性水溶液結(jié)合臭氧與受污染的水充分混合，可促進水中有機污染物降解，本發(fā)明與現(xiàn)行的O3/H2O2高級氧化工藝相比具有氧化效率高、藥劑用量少、水中藥劑剩余量少、對水質(zhì)的副作用小等特點。5、本發(fā)明還可將過氧化氫堿性水溶液通過多孔材料混合器或膜混合器均勻分散的加入到含有機污染物的水中，使有機污染物能夠得到高效降解。6、本發(fā)明還可將O3/H2O2高級氧化技術(shù)與多相、均相催化劑結(jié)合，不但可提高HO2-對水質(zhì)的適應(yīng)能力，提高對有機污染物的去除率，還可進一步降低過氧化氫剩余濃度，多相、均相催化劑能夠分解前段O3/H2O2高級氧化過程中剩余的過氧化氫。7、本發(fā)明由于采用了調(diào)解過氧化氫水溶液pH值的方法，使得O3/H2O2去除難降解有機物的過程得到了強化，大幅度地提高了O3/H2O2去除難降解有機污染物的處理效率，降低了過氧化氫的投加量，解決了過氧化氫二次污染的問題。8、本發(fā)明的處理方法具有工藝先進，操作簡單，作業(yè)效率高、工作可靠，推廣價值廣闊等優(yōu)點。
具體實施例方式具體實施方式
一本發(fā)明涉及一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，它由以下步驟完成a、用濃度為10-7～102mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值在7～14之間；b、將過氧化氫堿性水溶液加入到受污染水中與臭氧結(jié)合氧化水中有機物。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點是a步驟用濃度為10-6mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值為8。
具體實施例方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是a步驟用濃度為101mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值為13。
具體實施例方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是a步驟用濃度為10-2mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值為10.5。
具體實施例方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是a步驟的堿性溶液與過氧化氫水溶液在多孔材料混合器或膜混合器內(nèi)混合；b步驟的過氧化氫堿性水溶液采用在管道中以投加、混合交替進行的方式分點加入到水中；所述的多孔材料混合器的多孔材料為聚四氟乙烯，所述的膜混合器的膜材料為PVDF膜或聚四氟乙烯膜或不銹鋼膜或鈦板膜或陶瓷膜。
具體實施例方式
六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是a步驟的堿性溶液與過氧化氫水溶液在多孔材料混合器或膜混合器內(nèi)混合；b步驟的過氧化氫堿性水溶液采用在每個水池中分別以投加、混合交替進行的方式加入到水中。該具體實施方式
適用于大水廠的水處理中。
具體實施例方式
七本實施方式與具體實施方式
五具體實施方式
六的不同點是b步驟的過氧化氫堿性水溶液用多孔材料混合器或膜混合器加入到水中。采用多孔材料混合器或膜混合器可將HO2-均勻地分散到水中與有機污染物作用。
具體實施例方式
八本實施方式與具體實施方式
一的不同點是b步驟的過氧化氫堿性水溶液加入到水中與臭氧、均相催化劑或多相催化劑結(jié)合氧化水中有機物；所述的多相催化劑為固態(tài)金屬或金屬氧化物或負載在載體上的金屬；所述的均相催化劑為金屬離子。選用均相催化劑或多相催化劑可提高對有機污染物的去除率。
具體實施例方式
九本實施方式與具體實施方式
一的不同點是a、步驟的過氧化氫和堿性溶液預先用攪拌器進行強制瞬間混合成為高濃度的過氧化氫堿性水溶液。
權(quán)利要求
1.一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于它由以下步驟完成a、用濃度為10-7～102mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值在7～14之間；b、將過氧化氫堿性水溶液加入到水中與臭氧結(jié)合氧化水中有機物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于a步驟用濃度為10-6mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值為8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于a步驟用濃度為101mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值為13。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于a步驟用濃度為10-2mol/L的堿性溶液與過氧化氫水溶液混合，使過氧化氫水溶液的pH值為10.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于a步驟的堿性溶液與過氧化氫水溶液在多孔材料混合器或膜混合器內(nèi)混合；b步驟的過氧化氫堿性水溶液采用在管道中以投加、混合交替進行的方式分點加入到水中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于a步驟的堿性溶液與過氧化氫水溶液在多孔材料混合器或膜混合器內(nèi)混合；b步驟的過氧化氫堿性水溶液采用在每個水池中分別以投加、混合交替進行的方式加入到水中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于b步驟的過氧化氫堿性水溶液用多孔材料混合器或膜混合器加入到水中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于b步驟的過氧化氫堿性水溶液加入到水中與臭氧、均相催化劑或多相催化劑結(jié)合氧化水中有機物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于所述的多相催化劑為固態(tài)金屬或金屬氧化物或負載在載體上的金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型的臭氧高級氧化水處理方法，其特征在于所述的均相催化劑為金屬離子。
全文摘要
一種新型的臭氧高級氧化水處理方法。本發(fā)明涉及一種水處理方法。它由以下步驟完成a.用濃度為10
文檔編號C02F1/78GK1657436SQ20051000964
公開日2005年8月24日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者馬軍, 于穎慧, 孫志忠, 侯艷君 申請人:哈爾濱工業(yè)大學