申请日2012.10.25
公开(公告)日2014.01.29
IPC分类号C02F1/36; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，包括如下步骤：先将过硫酸盐投加至盛有废水的反应容器内，混合溶解后置于超声波发生装置内。然后开启超声波，充分反应后，即得到净化后的废水。本发明无需复杂设备、能耗低，可长期使用，且操作简便，安全、清洁，无二次污染，适用于各种pH值的不同亲水/疏水性污染物构成废水的处理，可使污染物的去除效果提高20%-92%。持久性好，效率高，环境友好，易于操作，在环境水污染控制领域有很大的应用潜力。
权利要求书
1.一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其特征在于，其具 体步骤为：
先将S2O82-投加至盛有污水的反应容器内，混合溶解后置于超声频率 20-800kHZ、超声密度介于33～200W/cm2的超声波发生装置内;然后开启超 声，S2O82-在超声波作用下产生SO4-·和·OH，如方程(1)-(6)所示，污染物在超 声波热解、自由基氧化作用下反应后完成降解，其中S2O82-与污染物的摩尔比 为10∶1～100∶1，水处理过程中无需搅拌;
SO4-·+H2O→H++SO42-+HO· (3)
S2O82-+·OH→HSO4-+SO4-·+1/2O2 (4)
S2O82-+·H→HSO4-+SO4-· (5)
2.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的处理水为污水、污水厂二级出水、水源水、过滤后 水、地表水和地下水中的一种或者几种。
3.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的S2O82-的投加方式为以固体S2O82-的形式直接投加或 者以S2O82-溶液的形式投加。
4.如权利要求3所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的S2O82-为过一硫酸盐或过二硫酸盐，其中过一硫酸盐 为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸氨中的一种或几种的混合物，过二硫 酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸氨中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的超声波发生装置形态为槽式、探针式和平板式中的 一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的超声波发生装置的换能器为机械或电动机械换能器， 换能器效率为8～100%。
7.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的污染物在超声波热解、自由基氧化作用下的反应时 间为0～4h。
8.如权利要求1所述的一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方 法，其特征在于，所述的污染物为无机物、挥发性有机物、半挥发性有机物 和难挥发性有机物中的一种或者几种的复合污染。
说明书
一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法
【技术领域】
本发明涉及水处理技术领域，具体地说，是一种利用超声波活化过硫酸盐 氧化的水处理方法。
【背景技术】
近年来，基于活化过硫酸盐(S2O82-)产生硫酸根自由基(SO4-·)的新型 化学氧化技术在环境领域的应用愈来愈广泛。S2O82-分解生成的硫酸根自由基 有一对孤对电子，其氧化还原电位E0=+2.6V，远高于S2O82-(E0=+2.01V)， 接近于羟基自由基(·OH，E0=+2.8V)，具有很强的氧化能力，理论上能够快 速降解大多数有机污染物，将其矿化为二氧化碳和无机酸。与其它处理技术 相比，它具有许多优点：常温下为固体，易于储存和运输，高稳定性、易溶 于水、价格相对较低，这些优点使其在水处理中具有良好的应用前景。
常温常压下，S2O82-非常稳定，其分解活化能较高，约为130KJ·mol-1。因 此，其在室温下分解速率相对较慢，只有当温度高于50℃时才具有较快的分 解速率。目前，常通过紫外光、热、过渡金属和碱活化等方式分解产生SO4-·和(或)·OH氧化降解污染物。但上述活化方式存在热活化S2O82-技术能耗高， 紫外光源危害大、使用寿命短，过渡金属二次污染和碱活化使用量大、不经 济等缺点，这些都严重阻碍了活化S2O82-技术在水处理中的推广和应用。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用超声波活化过硫 酸盐氧化的水处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法，其具体步骤为：
先将S2O82-投加至盛有污水的反应容器内，混合溶解后置于超声频率 20-800kHZ、超声密度介于33～200W/cm2的超声波发生装置内;然后开启超 声，S2O82-在超声波作用下产生SO4-·和·OH(如方程(1)-(6)所示)，污染物在 超声波热解、自由基氧化作用下反应后完成降解，其中S2O82-与污染物的摩尔 比为10∶1～100∶1，水处理过程中无需搅拌。
SO4-·+H2O→H++SO42-+HO· (3)
S2O82-+·OH→HSO4-+SO4-·+1/2O2 (4)
S2O82-+·H→HSO4-+SO4-· (5)
所述的处理水为污水、污水厂二级出水、水源水、过滤后水、地表水和 地下水等。
所述的S2O82-的投加方式为以固体S2O82-的形式直接投加或者以S2O82-溶 液的形式投加。
所述的S2O82-为过一硫酸盐和(或)过二硫酸盐，其中过一硫酸盐为过一 硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸氨中的一种或几种的混合物，过二硫酸盐为 过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸氨中的一种或几种的混合物。
所述的超声波发生装置形态为槽式、探针式和平板式中的一种或几种的 组合。
所述的超声波发生装置的换能器为机械或电动机械换能器，换能器效率 为8～100%。
所述的污染物在超声波热解、自由基氧化作用下的反应时间为0～4h。
本发明的利用超声波活化S2O82-的水处理方法中所述的污染物可以是无 机物、挥发性有机物、半挥发性有机物和难挥发性有机物中的一种或者几种 的复合污染。
显然，本发明无需复杂设备、能耗低，可长期使用，操作简便，安全、 清洁，无二次污染，对多种污染污水可达到良好的处理效果。
本发明与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)本发明利用超声波达到活化过硫酸盐分解为硫酸根自由基的目的， 故而无需复杂设备、能耗低，可长期使用，且操作简便，安全、清洁，无二 次污染。
(2)本发明利用超声波活化过硫酸盐使得体系过硫酸盐能较快的释放硫 酸根或羟基自由基，适用于各种pH值的废水处理，从而保证过硫酸盐氧化方 法持久高效净化水中污染物，可以使对污染物的去除效果提高20～92%。
(3)本发明利用超声波活化过硫酸盐使得不同亲水/疏水性污染物可以在 空化气泡内、气泡与水界面和液相本体溶液中得到高效氧化，故可适用于多 种废水的处理。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种利用超声波活化过硫酸盐氧化的水处理方法的具体 实施方式。
实施例1
一种利用超声波活化过硫酸盐S2O82-的水处理方法，具体操作步骤如下：
(1)室温下配置50mg/L的1，1，1-三氯乙烷(TCA)模拟废水，pH为6.9。 置入反应器内，按摩尔比S2O82-/TCA=10∶1投加固体过二硫酸钠，加盖，摇匀。
(2)将反应器置于频率400kHZ、功率100W、超声密度33W/cm2超声 波发生装置的平板上，开启超声，反应60min。