本发明涉及一种利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法及在城市供水系统中的应用。
背景技术：
三氯乙烯(TCE)是一种重要的有机氯产品，广泛用作金属脱脂剂、金属清洗剂、金属部件加工表面处理剂、溶剂、有机萃取剂、织物及羊毛干洗剂，也可用于农药制备、有机合成原料、医药原料等。由于生产、使用、储存或处置不当等一些原因，使三氯乙烯(TCE)通过挥发、泄露、废水排放、农药使用及含氯有机物成品的燃烧等途径进入大气、土壤、地下水中成为环境污染的主要来源之一。三氯乙烯加热分解时释放有毒氯化物，对中枢神经系统有麻醉作用会引起人体皮肤受损、内脏损害、导致贫血病或晕厥症严重时将危及生命，长期接触可引起三叉神经麻痹等病症。
物理方法可以快速有效地移除污染物，可以作为有效去除三氯乙烯应急处理技术。但是物理法只能使三氯乙烯从一个地方转移到另一个地方，不能完全使其变成无害产物。化学方法可用高锰酸盐、臭氧等氧化剂不断地破坏污染物，改变污染物的结构，将其从环境中彻底清除。但是三氯乙烯的一些转化产物可能比母体的毒性更强。微生物可以降解破坏污染物的分子结构，使其最终转化为无毒无害的稳定物质，但生物方法也存在修复时间长外加菌种环境适应性差等弊端。上述方法存在安全性差、对设备要求高、不易操作、运行成本高、修复时间长等问题。因此亟待需要一种安全、合理、环保、经济、有效的方法去除饮用水中的三氯乙烯，保证人们的健康和生存环境。
技术实现要素：
本发明目的是为了解决现有去除饮用水中三氯乙烯的方法存在费用偏高、安全性差、对设备要求高的问题，而提出一种利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法及在城市供水系统中的应用。
本发明利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法是在含有三氯乙烯的原水中投加生长环和质量浓度为1％～5％的H2O2，在水处理过程中生成类芬顿试剂，进行充分反应，从而去除水中的三氯乙烯。
本发明利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法在城市供水系统中的应用是在城市供水厂的清水池中投加H2O2，投加的H2O2的质量浓度为1％～5％，水中的H2O2与供水管网中的生长环反应生成类芬顿试剂，随供水循环去除水中的三氯乙烯。
本发明中生长环是供水管网中既有的物质，材料便宜易得，H2O2的成本低廉；生长环和H2O2构成的类芬顿体系能有效去除饮用水中三氯乙烯，而且三氯乙烯可以被完全矿化，增强了饮用水安全性。
本发明中所用到的H2O2为无色透明液体，是一种强氧化剂，H2O2本身不能燃烧，但分解时放出的氧能强烈助燃。其分解时可产生很大体积的氧，失控的分解可导致设备的压力爆破，因此本发明中H2O2投加后所达到的浓度需合理控制。
H2O2纯度越高，稳定性越好，但对存在的杂质越敏感；在低浓度范围内，H2O2是无害的，例如质量浓度低于3％的水溶液可用于口腔消毒。H2O2在管网中长时间与生长环反应，饮用水到达用户时H2O2浓度较低，对人体无害。且在一般情况下会分解成水和氧气，但分解速度极其慢。H2O2运输无危险，易于制取，价格便宜。
本发明利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法包含以下有益效果：
1、生长环-类芬顿试剂产生的羟基自由基对三氯乙烯的去除率较高，经8h水处理反应(供水循环)，降解率达到90％以上，最高达到99％；
2、三氯乙烯几乎完全矿化，不产生有毒的产物，大大增强了饮用水的安全保障；
3、H2O2和生长环廉价易得，除此之外生长环在类芬顿体系中起催化剂的作用，可以废物利用，后期只需投加H2O2即可；设备要求简单，能量损耗低，节约投入和运行成本。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法是在含有三氯乙烯的原水中投加生长环和质量浓度为1％～5％的H2O2，在水处理过程中生成类芬顿试剂，进行充分反应，从而去除水中的三氯乙烯。
本实施方式所述的类芬顿反应的反应机理如下：
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH- (1)
Fe3++H2O2→HO2-+Fe2++H+ (2)
OH-+Fe2+→Fe3++OH- (3)
Fe3++HO2-→Fe2++O2+H+ (4)
OH-+H2O2→H2O+HO2- (5)
由式(5)可知，二价铁离子催化过氧化氢形成羟基自由基，二价铁被氧化成三价铁。三价铁离子与过氧化氢反应生成二价铁离子，反应循环进行。在城市给水管网中，无需投加其他的催化剂，且无对人体有害的副产物，羟基自由基可以破坏三氯乙烯的双键，从而破坏其结构，使其降解。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是H2O2的质量浓度为3％～5％。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是H2O2的质量浓度为5％。
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在含有三氯乙烯的原水中投加生长环和质量浓度为1％～5％的H2O2，其中生长环和质量浓度为1％～5％的H2O2的质量为(1～2)：(1～5)。
具体实施方式五：本实施方式利用供水管网内的生长环催化过氧化氢降解三氯乙烯的方法在城市供水系统中的应用是在城市供水厂的清水池中投加H2O2，投加的H2O2的质量浓度为1％～5％，水中的H2O2与供水管网中的生长环反应生成类芬顿试剂，随供水循环去除水中的三氯乙烯。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是清水池中每升水中加入100～300mL质量浓度为1％～5％的H2O2。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是清水池中每升水中加入150～250mL质量浓度为1％～5％的H2O2。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是随供水循环6～20h去除水中的三氯乙烯。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是随供水循环8～15h去除水中的三氯乙烯。
实施例1：本实施例在50mL水中加入50μL三氯乙烯作为原水，向原水中加入15ml质量浓度为5％的过氧化氢溶液和0.2g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的三氯乙烯。
本实施例水中TCE浓度由205.31mg/L降低为25mg/L，降解率约为92％。
实施例2：本实施例在50mL水中加入50μL三氯乙烯作为原水，向原水中加入5ml质量浓度为5％的过氧化氢溶液和0.2g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的三氯乙烯。
本实施例水中TCE浓度由358mg/L降低为169mg/L，降解率约为47％。
实施例3：本实施例在50mL水中加入50μL三氯乙烯作为原水，向原水中加入10ml质量浓度为3％的过氧化氢溶液和0.2g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的三氯乙烯。
本实施例水中TCE浓度由421mg/L降低为237mg/L，降解率约为56％。
实施例4：本实施例在50mL水中加入50μL三氯乙烯作为原水，向原水中加入15ml质量浓度为3％的过氧化氢溶液和0.2g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的三氯乙烯。
本实施例水中TCE浓度由511mg/L降低为136mg/L，降解率约为73％。
实施例5：本实施例在50mL水中加入50μL三氯乙烯作为原水，向原水中加入10ml质量浓度为5％的过氧化氢溶液和0.1g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的三氯乙烯。
本实施例水中TCE浓度由474mg/L降低为274mg/L，降解率约为47％。
实施例6：本实施例在50mL水中加入50μL三氯乙烯作为原水，向原水中加入10ml质量浓度为1％的过氧化氢溶液和0.2g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的三氯乙烯。
本实施例水中TCE浓度由412mg/L降低为360mg/L，降解率约为12％。