一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法与流程

本发明涉及一种去除水中有机污染物的方法，适用于工业有机废水处理、地下水及土壤有机污染修复领域。

背景技术：

近些年来，伴随着经济高速发展，我国的水和土壤环境污染较严重，其中地表河流湖泊、地下水体和土壤受到的持久性难降解有机物污染尤为严重。目前，用于修复地表水体、地下水体和土壤有机污染的方法主要有物理吸附法、化学还原法、生物降解法、化学沉淀法及高级氧化法等。其中，高级氧化方法由于能生成具有很高氧化能力的活性物种，能快速氧化降解污染水体中的有机污染物，进而提高有机污染物的可生物降解性或将其彻底矿化，具有污染修复效果好、修复速度快的优点，在工程实践中得到了广泛运用。

过一硫酸盐，作为近年来水处理高级氧化法中迅速兴起的一种氧化剂，其常与二价钴离子发生类芬顿反应或者通过紫外辐射、微波辐射或超声空化而产生具有高氧化能力的活性物种来氧化降解水中各类难生物降解的有机物污染物。上述这些利用过一硫酸盐产生高活性物种降解有机物的方法，具有活性物种产生速率快、有机污染物降解速度快的优点，但在实际应用中都遇到了各类问题。比如采用紫外、微波及超声等活化方法固然可以绿色而快速的产生高活性物种，但其存在一次性投入成本高、运行费用高等不经济及适用范围窄的问题；采用二价钴离子与过一硫酸盐发生类芬顿反应的方式来产生高活性物种处理水中有机污染物时，虽然具有降解速率快及适用pH范围广的优点，但二价钴离子本身作为一种毒性很强的金属并不太适合在水处理领域广泛应用。而采用亚铁及铁离子活化过一硫酸盐产生高活性物种时，存在活性物种生成速度慢、有机污染物去除率低、有效pH适用范围为酸性的缺点。

因此，当采用铁/过一硫酸盐均相反应体系来修复地表水体、地下水体和土壤有机污染时，存在铁泥产量大、有机污染物降解速率慢以及去除效率低的问题。

技术实现要素：

本发明是要解决目前铁/过一硫酸盐均相反应体系存在的活性物种生成速度慢、水中有机污染物去除率低、有效pH适用范围为酸性的技术问题，从而提供了一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法。

本发明的一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法包括以下操作步骤：

用高氯酸、氢氧化钠、磷酸盐缓冲溶液等将待处理水体pH值调为5-8，然后将亚铁离子和/或铁离子、过一硫酸盐以及氨三乙酸加入水体，在水温为0-35℃下搅拌反应0.5-3.5小时，即完成强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物。其中，待处理水体中有机污染物、亚铁离子和/或铁离子、氨三乙酸和过一硫酸盐的摩尔浓度比为0.01-0.2:0.025-2.5:0.025-2.5:1。

本发明包括以下有益效果：

1、本发明不需要额外进行曝气、加热、紫外辐照、微波辐照、超声空化及外加电磁场，仅需投加氨三乙酸就能极大地促进铁/过一硫酸盐均相体系生成活性物种来降解水中有机污染物。

2、本发明具有有机污染物去除效率高、过一硫酸盐利用率高、铁泥产量少甚至不产生、不必增加其他处理设备、一次性投入成本低、运行费用低、操作简单易行、适用范围广等优点。

3、本发明与不加入氨三乙酸的铁/过一硫酸盐均相反应体系相比，具有生成活性物种速率快、有机污染物去除率可提高2～20倍、有效pH适用范围为中性等优点。futu

附图说明

图1为试验一中亚铁离子/过一硫酸盐均相体系对2,4-二氯酚的去除效果和加入氨三乙酸后对2,4-二氯酚的去除效果的曲线图。其中，▲为试验一中亚铁离子/过一硫酸盐均相体系对2,4-二氯酚的去除效果曲线；■为加入氨三乙酸后对2,4-二氯酚的去除效果曲线。

图2为试验二中三价铁离子/过一硫酸盐均相体系对2,4-二氯酚的去除效果和加入氨三乙酸后对2,4-二氯酚的去除效果的曲线图。其中，▲为试验二中三价铁离子/过一硫酸盐均相体系对2,4-二氯酚的去除效果曲线；■为加入氨三乙酸后对2,4-二氯酚的去除效果曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法包括以下操作步骤：

用高氯酸、氢氧化钠、磷酸盐缓冲溶液等将待处理水体pH值调为5～8，然后将亚铁离子和/或铁离子、过一硫酸盐以及氨三乙酸加入水体，在水温为0～35℃下搅拌反应0.5～3.5小时，即完成一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法。其中，待处理水体中有机污染物、亚铁离子和/或铁离子、氨三乙酸和过一硫酸盐的摩尔浓度比为0.01～0.2:0.025～2.5:0.025～2.5:1。

本实施方式包括以下有益效果：

1、本发明不需要额外进行曝气、加热、紫外辐照、微波辐照、超声空化及外加电磁场，仅需投加氨三乙酸就能极大地促进铁/过一硫酸盐均相体系生成活性物种来降解水中有机污染物。

2、本发明具有有机污染物去除效率高、过一硫酸盐利用率高、铁泥产量少甚至不产生、不必增加其他处理设备、一次性投入成本低、运行费用低、操作简单易行、适用范围广等优点。

3、本发明与不加入氨三乙酸的铁/过一硫酸盐均相反应体系相比，具有生成活性物种速率快、有机污染物去除率可提高2～20倍、有效pH适用范围为中性等优点。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的亚铁及铁离子为高氯酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、高氯酸铁、氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中一种或多种按任意比例混合。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸铵、过一硫酸钠、过一硫酸钙和过一硫酸镁中的一种或多种按任意比例混合。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的氨三乙酸为氨三乙酸、氨三乙酸二钠和氨三乙酸三钠中一种或多种按任意比例混合。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：待处理水体中有机污染物、亚铁离子和/或铁离子、氨三乙酸和过一硫酸盐的摩尔浓度比为0.1:0.25:0.625:1。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的待处理水体初始pH为7和温度为25℃条件下均匀搅拌反应3小时。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述的强化铁/过一硫酸盐均相体系生成活性物种氧化降解待处理水体中的有机污染物的方法，不需要再额外进行曝气、加热、紫外辐照、微波辐照、超声空化及外加电磁场。其它与具体实施方式一至六之一相同。

通过以下试验验证本发明的有益效果：

试验一：本试验的一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法包括以下操作步骤：

用高氯酸和氢氧化钠溶液将有机污染物为2,4-二氯酚的待处理水体初始pH值调为7，然后向待处理水体中按顺序先后加入硝酸亚铁、氨三乙酸二钠以及过一硫酸钠，在水温为25℃下均匀搅拌反应3小时，即完成利用氨三乙酸二钠强化亚铁离子/过一硫酸钠均相反应体系去除水中有机污染物2,4-二氯酚的方法。其中，待处理水体中2,4-二氯酚、硝酸亚铁、氨三乙酸二钠和过一硫酸钠的摩尔浓度比为0.1:0.25:0.625:1。

本试验中亚铁离子/过一硫酸钠均相反应体系对2,4-二氯酚的去除效果和加入氨三乙酸二钠后对2,4-二氯酚的去除效果的曲线图如图1所示。其中，▲为试验一中亚铁离子/过一硫酸钠均相体系对2,4-二氯酚的去除效果曲线；■为加入氨三乙酸二钠后对2,4-二氯酚的去除效果曲线。从图1中可以看出，在亚铁离子/过一硫酸钠均相反应体系中加入氨三乙酸二钠，显著地促进了体系中活性物种的生成以及有机污染物的有效去除；随着反应时间的延长，待处理水体中2,4-二氯酚的去除率越来越高；在3小时反应时间后，待处理水体中2,4-二氯酚的去除率高达85％，说明氨三乙酸二钠强化亚铁离子/过一硫酸钠均相反应体系对2,4-二氯酚的去除效果非常好。

试验二：本试验的一种强化铁/过一硫酸盐均相体系去除水中有机污染物的方法包括以下操作步骤：

用高氯酸溶液、氢氧化钠溶液和磷酸缓冲溶液将有机污染物为2,4-二氯酚的待处理水体初始pH值调为7，然后向待处理水体中按顺序先后加入氯化铁、氨三乙酸三钠以及过一硫酸钾，在水温为25℃下均匀搅拌反应3小时，即完成利用氨三乙酸三钠强化铁离子/过一硫酸钾均相反应体系去除水中有机污染物2,4-二氯酚的方法。其中，待处理水体中2,4-二氯酚、氯化铁、氨三乙酸三钠和过一硫酸钾的摩尔浓度比为0.1:0.25:0.625:1。

本试验中铁离子/过一硫酸钾均相反应体系对2,4-二氯酚的去除效果和加入氨三乙酸三钠后对2,4-二氯酚的去除效果的曲线图如图1所示。其中，▲为试验一中铁离子/过一硫酸钾均相体系对2,4-二氯酚的去除效果曲线；■为加入氨三乙酸三钠后对2,4-二氯酚的去除效果曲线。从图1中可以看出，在铁离子/过一硫酸钾均相反应体系中加入氨三乙酸三钠，显著地促进了体系中活性物种的生成以及有机污染物的有效去除；随着反应时间的延长，待处理水体中2,4-二氯酚的去除率越来越高；在3小时反应时间后，待处理水体中2,4-二氯酚的去除率高达97％，说明氨三乙酸三钠强化铁离子/过一硫酸钾均相反应体系对2,4-二氯酚的去除效果非常好。