本发明涉及一种利用供水管网生长环和过氧化氢构成的类芬顿试剂对四氯乙烯(PCE)进行降解的方法和应用。
背景技术：
四氯乙烯(PCE)是一种重要的有机氯产品，具有强的溶解能力，主要用作织物的干洗剂，也用作金属的脱脂洗涤剂、干燥剂、脱漆剂、驱虫剂及一般溶剂、有机合成中间体等。由于生产、使用、储存或处置不当等一些原因，使其通过挥发、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。四氯乙烯可通过呼吸道和皮肤侵入人体，导致不孕和高流产。接触低浓度的四氯乙烯蒸汽对皮肤黏膜、眼、呼吸道有刺激作用，长期低剂量吸入可引起人体神经内分泌以及免疫系统的功能紊乱；高浓度则造成中枢神经系统抑制、肝肾功能损伤，导致晕眩、恶心、头痛及神志不清，严重者可致死亡。四氯乙烯对接触者糖代谢和脂代谢也会有影响。
为了解决这一问题，许多降解四氯乙烯的方法逐渐被研发出来，如：物理方法，优点是可以快速有效地移除污染物，可以作为有效去除四氯乙烯应急处理技术，但是吸附剂活性炭价格较贵，不适合大面积污染修复，而且物理法能使四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。
另外，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，但是四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和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四氯乙烯，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四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，而提出一种基于供水管网生长环和过氧化氢构成的类芬顿试剂来去除饮用水中四氯乙烯的方法和应用。
本发明基于生长环和过氧化氢构成的类芬顿试剂对四氯乙烯降解的方法是在含有四氯乙烯的原水中投加生长环和质量浓度为3％～10％的H2O2，在水处理过程中生成类芬顿试剂，进行反应，从而去除水中的四氯乙烯。
本发明基于生长环和过氧化氢构成的类芬顿试剂对四氯乙烯降解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3％～10％，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四氯乙烯。
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四氯乙烯，而且四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。
本发明管网生长环和过氧化氢构成的类芬顿体系降解四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四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65％以上；
2、四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：本实施方式基于生长环和过氧化氢构成的类芬顿试剂对四氯乙烯降解的方法是在含有四氯乙烯的原水中投加生长环和质量浓度为3％～10％的H2O2，在水处理过程中生成类芬顿试剂，进行反应，从而去除水中的四氯乙烯。
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。
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5％～10％。
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10％。
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四氯乙烯的原水中投加生长环和质量浓度为3％～10％的H2O2，其中生长环和质量浓度为3％～10％的H2O2的质量比为(1～4)：(3～10)。
具体实施方式五：本实施方式基于生长环和过氧化氢构成的类芬顿试剂对四氯乙烯降解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3％～10％，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四氯乙烯。
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50～150mL质量浓度为3％～10％的H2O2。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是清水池中每升水中加入80～120mL质量浓度为3％～10％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去除水中的四氯乙烯。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是随供水循环8～15h去除水中的四氯乙烯。
实施例1：本实施例在50mL水中加入10μL四氯乙烯作为原水，向原水中加入5ml质量浓度为3％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小时后检测水中的四氯乙烯。
本实施例水中PCE浓度由205.31mg/L降低为45.79mg/L，降解率约为77.61％。
实施例2：本实施例在50mL水中加入10μL四氯乙烯作为原水，向原水中加入5ml质量浓度为5％的过氧化氢溶液和0.4g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的四氯乙烯。
本实施例水中PCE浓度由199.21mg/L降低为41.22mg/L，降解率约为79.31％。
实施例3：本实施例在50mL水中加入10μL四氯乙烯作为原水，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小时后检测水中的四氯乙烯。
本实施例水中PCE浓度由207.75mg/L降低为71.98mg/L，降解率约为65.35％。
实施例4：本实施例在50mL水中加入10μL四氯乙烯作为原水，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小时后检测水中的四氯乙烯。
本实施例水中PCE浓度由209.36mg/L降低为23.67mg/L，降解率约为88.69％。
实施例5：本实施例在50mL水中加入10μL四氯乙烯作为原水，向原水中加入10ml质量浓度为10％的过氧化氢溶液和0.4g生长环，水中的H2O2与生长环反应生成类芬顿试剂，8小时后检测水中的四氯乙烯。
本实施例水中PCE浓度由203.65mg/L降低为40.04mg/L，降解率约为88.34％。