[发明专利]一种强化臭氧酸性氧化除污染的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体地说，涉及一种强化臭氧酸性氧化除污染的方法，更具体地说，涉及一种在酸性条件下利用特定化合物强化O₃氧化降解污染物的技术，尤其是一种能使得臭氧应用于含氯、硝基、羧基等取代基团的难降解污染物的氧化处理的方法。

背景技术

近年来，随着水体中有毒有害的污染物日益增多，包括内分泌干扰物（EDCs）、药物（PPCPs）、持久性有机污染物（POPs）、农药、藻毒素、抗生素等，常规的水处理工艺面临着对有毒有害的污染物无法降解及产生“三致”（致癌、致畸、致突变）消毒副产物等难题，因此，亟需开发一种能高效去除水中有毒有害污染物和尽最大可能减少消毒副产物的新型水处理技术。

O₃是一种常用的绿色氧化剂，因具有较强的氧化和消毒能力而在水处理中广泛用于消毒，除藻，脱色，除嗅、味，强化助凝，氧化去除有机物，提高难降解有机物和天然大分子有机物的可生化性等水处理在各个阶段的效率。臭氧氧化法具有较高的选择性，只能氧化烯烃、胺类、酚类等易于被氧化的有机物，对含有氯、硝基、羧基等取代基团的难降解污染物几乎不发生作用；臭氧具有溶解度较低、稳定性较差、利用率与氧化效率不高、且产生的溴酸盐副产物浓度较高易受pH和温度的影响等特点。水中残余的臭氧浓度较高时，需投加还原剂进行后续处理。其中最为显著特点是臭氧的氧化效率取决于水体的pH，在中性和碱性环境因臭氧以较快速度分解产生羟基自由基而对污染物具有较高的降解效率，但在酸性条件下由于臭氧分解缓慢，对污染的降解效率显著下降。目前，许多行业排放的工业废水如电镀、制浆造纸、发酵、食品、酒精、制药、化工等行业生产废水都呈酸性，若直接采用臭氧来处理此类废水，处理效率很低。通过外加碱调pH值至碱性虽能提高氧化效率，但消耗了大量的碱，增加了处理成本。因此，如何提高酸性环境下臭氧的氧化效率，降低酸性水体处理成本成为国内外研究者密切关注的课题。

为了提高酸性条件下臭氧的利用率和强化臭氧的处理效果，基于臭氧的高级氧化技术(AOPs)诸如UV/O₃、O₃/H₂O₂、UV/O₃/H₂O₂、活性炭/O₃、过渡金属离子/O₃、过渡金属氧化物/O₃、超声/O₃等组合方式得到广泛的应用与研究，这些组合工艺在反应过程产生大量强氧化性的羟基自由基，无选择性，可以分解绝大部分的有机污染物。然而，存在臭氧的高级氧化技术(AOPs)存在受pH值和温度的影响大、臭氧利用效率低、污染物处理速度慢、剩余臭氧浓度高并会产生毒性副产物等问题。

因此，开发一种酸性介质下强化臭氧氧化新技术来解决现有臭氧氧化技术所存在的问题显得十分必要。沈慧芳、程江等在《高校化学工程学报》2002年的第1期上发表了名称为促传剂强化臭氧氧化对硝基酚的研究的文章，提出为了解决臭氧发生器的能耗较高和臭氧的利用效率较低的问题，通过研究大量有机酸和醇对气液传递特性的影响提出通过添加传质促进剂来增加臭氧在液相中的平衡浓度和传质系数，缩短吸收时间，提高臭氧的利用效率，提出了采用正壬酸、正庚醇和庚酸这三种直链结构的物质来达到预期效果，主要原理是降低了酚溶液的表面张力，来达到反应效果。但是这三种物质还是存在氧化效率低、臭氧利用效率不高，剩余臭氧浓度高的问题，而且是针对特定物质，改变的是被处理物质的表面张力，没有从根本上解决臭氧对含氯、硝基、羧基等取代基团的难降解污染物的难以氧化处理的问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有臭氧氧化体系酸性环境下氧化效率低、臭氧利用效率不高、剩余臭氧浓度高的问题，本发明提供一种强化臭氧酸性氧化除污染的方法，其通过我们意外发现的几种芳香结构的有机化合物作为强化剂加速臭氧分解，产生具有无选择性和极强氧化性的羟基自由基来分解水中的污染物，能有效降低酸性水体的处理成本，适用于多种物质的处理。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：