申请日2017.09.25
公开(公告)日2017.12.22
IPC分类号C02F9/08
摘要
一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法，它涉及一种水处理方法。本发明很大程度上解决了传统Fenton和类Fenton体系受水样pH值限制、需要投加大量的氧化剂和还原剂、易造成二次污染等缺点。本发明在处理过程中只需通入廉价易得的氧气，无需投加双氧水和PMS等氧化剂;紫外的加入促进了Cu(I)和Cu(II)间的循环转化，减少了还原剂的投加;铜作为催化剂循环催化氧气生成羟基自由基，可以用于处理不同pH值的水样，具有很好的现实意义。
权利要求书
1.一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法，其特征在于紫外是铜离子循环的源动力，铜离子循环催化氧气产生羟基自由基，羟基自由基进一步作用于有机污染物，从而实现有机污染物的降解。
2.根据权利要求1所述的一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法，其特征在于超氧自由基和双氧水是产生羟基自由基的中间物。
3.根据权利要求1或2所述的一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法，其特征在于反应过程中氧气通量为0.5-1.0 L/min。
4.根据权利要求1或2所述的一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法，其特征在于二价铜离子投量为5~100 μmol/L，紫外灯功率为8~80 W(波长均为254 nm)，pH值范围为2.95~6.09。
5.根据权利要求1或2所述的一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法，其特征在于均用pH=0的硫酸溶液和pH=14的氢氧化钠溶液调整水样的初始pH值。
说明书
一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理的方法。
背景技术
类Fenton体系是常用的水处理方法，属于高级氧化体系的一种。高级氧化体系以生成具有强氧化性的羟基自由基为技术核心，通过紫外、超声和过渡金属离子活化双氧水、PMS和氧气等氧化剂的途径实现。过渡金属离子活化具有反应体系简单、反应条件温和等特点，因此在水处理中受到广泛的关注。
传统的Fenton体系以Fe(II)和H2O2为基础，Fe(II)活化H2O2产生羟基自由基从而实现目标物的降解。由于受到铁离子沉淀的影响，易产生铁泥，一般Fenton体系对pH值小于4的废水才具有较好的处理效果。另一方面， Fenton体系中需要投加大量的Fe(II)和H2O2以提高其氧化能力，过多的化学药品的投加会造成水质的二次污染。正是因为Fenton体系具有受废水pH值限制、易造成二次污染等缺点，近年来由Fenton体系发展来的类Fenton体系受到国内外的广泛关注。铜是很常见的一种过渡金属，与铁相比铜不易沉淀，可以在一定程度上解决传统Fenton体系只能在强酸性条件下处理水样的缺点。近些年的研究中发现，通过向Cu(II)/O2体系中投加还原剂可以构成Cu(I)和Cu(II)间的循环转化，从而使得体系具有较好的氧化能力。但是此种类Fenton体系同样需要投加大量的还原剂以保证体系始终具有较强的催化效果，并没有完全克服Fenton体系的缺点。因此，如何简单和有效地加强高价离子和低价离子间的循环转化依然是一个亟待解决的问题。
紫外(UV)是一种常见的光源，可以活化PMS、氧气等氧化剂产生自由基。前期研究中发现，紫外还具有光还原的作用，可以将Fe(III)还原为Fe(II)，无需投加大量还原剂以维持离子循环。同时，紫外也具有较强的杀菌作用，可以有效地去除水样中有害的微生物，进一步深度处理水样。因此，紫外在高级氧化体系中具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了解决Fenton体系只能处理强酸性的废水、铁离子的循环转化能力弱、依靠投加大量化学药品以强化体系的氧化能力的缺点，而提供了一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法。Cu(II)/O2/UV体系结合了Cu(II)/O2体系和紫外单独应用时的优点，很大程度上克服了传统Fenton和类Fenton体系的缺点。
一种紫外强化铜循环催化氧气的水处理方法按以下条件进行：1、调整水样pH值在2.95-6.09的范围内。2、氧气通量为0.5-1.0 L/min。3、水样的铜离子浓度为10-50 μmol/L。4、紫外灯功率的选择范围是8-80 W，波长均为254 nm。
本发明将处理水样的pH值范围拓宽至6.09，在此条件下依然可以达到较好的处理效果;Cu(II)的投量只需投加10 μmol/L便能达到较好的处理效果，处理过程中只需通入廉价易得的氧气，无需投加双氧水和PMS等氧化剂;紫外的加入促进了Cu(I)和Cu(II)间的循环转化，铜作为催化剂循环催化氧气生成羟基自由基。这些方面在很大程度上克服了原有类Fenton体系的缺点，为高级氧化技术提供了更加广阔的应用前景。
本发明可根据水样的污染程度灵活调整各个参数的条件，如污染较轻的水样可以选择较低的紫外灯功率和Cu(II)投量作为水样的处理条件，污染较重的水样可以选择较高的紫外灯功率和Cu(II)投量作为水样的处理条件。操作简便灵活，成本低廉，便于实际应用。