申请日2015.11.16
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号C02F1/72
申请(专利权)人哈尔滨理工大学;
摘要
一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，它涉及水处理方法。本发明提供一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法。本发明的水处理方法：将催化剂丙酮酸和氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)加入到待处理水中，搅拌，即可。本发明水处理方法中丙酮酸催化过氧化物产生双环氧中间体，双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧和丙酮酸，生成的丙酮酸继续催化过氧化物，在反应中起循环催化的作用，生成的高活性单线态氧降解有机物，达到除污染目的。本发明除污染效率高，不产生有毒有害副产物，催化剂丙酮酸和氧化剂过氧化物绿色、安全、无毒副作用，反应受水体条件影响小，可以进行大规模应用，更适用于应急处理。
权利要求书
1.一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于催化过氧化物产生单线态氧的水处理方法是通过以下步骤实现的：
将催化剂和氧化剂按照摩尔比为1:(1～10)的比例混合后，加入到待处理水中，控制过氧化物在待处理水中的浓度保持在0.3～300mg/L，在水力反应停留时间为5～60min、搅拌状态的条件下，进行水处理，即完成催化过氧化物产生单线态氧的水处理;其中，所述的催化剂为丙酮酸，所述的氧化剂为过氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于所述待处理水为水源水、污水或污水厂二级出水。
3.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于所述过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于过一硫酸盐为过一硫酸钠、过一硫酸钾、过一硫酸铵、过一硫酸钙、过一硫酸镁中的一种或几种按任意比混合的混合物。
5.根据权利要求3所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于过碳酸盐为过碳酸钠、过碳酸钾中的一种或两种按任意比混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于催化剂与氧化剂的摩尔比为1:(2～10)。
7.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于催化剂与氧化剂的摩尔比为1:(2～8)。
8.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于催化剂与氧化剂的摩尔比为1:(2～6)。
9.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于控制过氧化物在待处理水中的浓度保持在1～250mg/L，在水力反应停留时间为10～50min、搅拌状态的条件下，进行水处理。
10.根据权利要求1所述的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，其特征在于控制过氧化物在待处理水中的浓度保持在10～200mg/L，在水力反应停留时间为10～50min、搅拌状态的条件下，进行水处理。
说明书
一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理方法，具体涉及一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法。
背景技术
单线态氧(1O2)是一种处于激发态的分子氧，与超氧自由基(O2-·)、羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO4·-)等活性氧物种类似，化学性质活泼、不稳定，在自然界中广泛存在，是化学、环境、医学等领域最长涉及的活性氧之一，具有氧化能力强、反应活性高、存活时间短、氧化后不产生有毒有害副产物等特点，属于绿色、环境友好型氧化剂。
但是现有的水处理并不能够很好的完成对污水的处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法。
本发明的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，它是通过以下步骤实现的：
将催化剂和氧化剂按照摩尔比为1:(1～10)的比例混合后，加入到待处理水中，控制过氧化物在待处理水中的浓度保持在0.3～300mg/L，在水力反应停留时间为5～60min、搅拌状态的条件下，进行水处理，即完成催化过氧化物产生单线态氧的水处理;其中，所述的催化剂为丙酮酸，所述的氧化剂为过氧化物。
所述过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。其中，过一硫酸盐为过一硫酸钠(NaHSO5)、过一硫酸钾(KHSO5)、过一硫酸铵(NH4HSO5)、过一硫酸钙(Ca(HSO5)2)、过一硫酸镁(Mg(HSO5)2)中的一种或几种按任意比混合的混合物;过碳酸盐为过碳酸钠(Na2CO4)、过碳酸钾(K2CO4)中的一种或两种按任意比混合的混合物。
本发明的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法的原理如下：首先，丙酮酸催化过氧化物(过一硫酸盐或过碳酸盐)产生双环氧中间体;然后，双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧(1O2)和丙酮酸，同时双环氧中间体也会发生自分解产生单线态氧(1O2)和丙酮酸，生成的丙酮酸继续催化过氧化物，在反应中起到循环催化的作用;利用产生的强氧化性单线态氧降解水中的有机污染物，达到除污染的目的。具体反应机理见附图1。
本发明的一种催化过氧化物产生单线态氧除污染的水处理方法，具有如下优点：
(1)环境友好型氧化剂单线态氧(1O2)反应活性强、除污染效率高、氧化后不产生有毒有害副产物。
(2)丙酮酸作为生物体基本代谢的中间产物之一，是葡萄糖糖酵解的最终产物，被广泛用于食品加工等过程，因此，丙酮酸作为催化剂，安全可靠，无毒副作用。
(3)丙酮酸能够与水中存在的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，由于丙酮酸络合钙镁离子后增强了羧酸官能团的吸电子能力，因此丙酮酸盐催化过氧化物(过一硫酸盐或过碳酸盐)的能力比丙酮酸更强。
(4)绿色氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)作为粉末状固体，化学性质稳定，运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，反应后不产生有毒有害副产物。
(5)反应pH适用范围宽，受水体条件影响小，可以在水厂进行大规模应用，更适用于应急处理。