[发明专利]一种利用背景污染物促进痕量铜离子生成Cu(III)的水处理方法

说明书

本发明涉及一种利用背景污染物促进痕量铜离子生成Cu(III)的水处理方法，属于水污染处理技术领域。该处理方法利用痕量铜离子作催化剂处理有机污染物，无须复杂的催化剂制备过程及能量输入，避免带来产泥问题、催化剂失活和环境风险问题，减轻了后续处理的难度，安全经济。利用水和废水中自身的背景苯并三唑类污染物可进一步促进铜离子间的循环反应，明显降低Cu(II)投加量，无须额外添加还原剂改变反应动力学过程，节约成本，且不会带来二次污染。该方法适用水体pH范围广泛，在富氧和缺氧条件下均可进行，不易受到水质背景成分的影响，且不易与卤化物反应生成有毒有害的副产物，最终实现有机污染物的无害化处理。

技术领域

本发明属于水污染处理技术领域，具体涉及一种利用背景污染物促进痕量铜离子生成Cu(III)的水处理方法。

背景技术

随着经济和社会的高速发展，大量新型污染物如农药、药品、个人护理品、内分泌干扰物等进入水环境，导致生态环境恶化，对人类健康和生命安全造成严重威胁。以苯并三唑类污染物(BTs)为例，作为一种阻蚀剂被广泛应用于洗碗机清洁剂、冷却液、飞机除冰和防冻剂、金属加工和化学合成，单是在美国的年产量就可达9000吨，已在河流、湖泊、地下水、市政或工业废水等多种水体中被普遍检出。

传统的水体修复技术主要有吸附、膜分离、化学还原法、生物降解法等，但存在降解能力差，处理时间长，难以实现完全的无害化处理的问题。基于高级氧化技术能够产生具有很高氧化还原电位的活性物种，从而被广泛应用于去除给水和废水中的持久性有机物。含有过氧基团的过氧化氢、单过硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐常被用作生成活性物种的前驱物，其中单过硫酸盐由于自身分子结构的不对称性，更容易被催化。

近年来，人们大量利用能量(紫外光照、加热、超声、微波等)或非均相催化剂(金属氧化物、金属硫化物及炭基材料等)实现了对单过硫酸盐的有效催化氧化。相比之下，利用过渡金属离子催化单过硫酸盐具有能耗低、效率高、操作简便等优势。常用的过渡金属离子中，钴(Co(II))和银(Ag(I))具有潜在的生物毒性，铁(Fe(II))具有只适用于酸性条件且铁泥产量大等缺点，还需后续进一步处理，因此大大降低了其实际应用价值。水和废水中普遍存在痕量的铜离子(Cu(II)，几个微克/升)，它毒性低，适用pH范围广泛，是一种很有前景的天然催化剂。由于Cu(II)氧化还原电位不高，向Cu(I)转化速率缓慢，严重制约了其催化效率，因此常常需要加入一些还原剂(羟胺、亚硫酸盐、抗坏血酸等)以改善反应动力学条件。额外的药剂添加不仅提高了处理成本，还可能增加潜在的环境风险。

综上所述，利用水体中广泛存在的背景污染物提高Cu(II)向Cu(I)的转化速率，进而提高Cu(II)/单过硫酸盐体系氧化效率，实现高效、经济、便捷地去除多种有机污染物，仍然是目前水处理领域面临的重要任务。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用背景污染物促进痕量铜离子生成Cu(III)的水处理方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供的技术方案为，一种利用背景污染物促进痕量铜离子生成Cu(III)的水处理方法，该处理方法包括如下步骤：

S1、使用pH调节剂调节含有机污染物废水的pH，至pH值为7-10；

S2、使用pH调节剂调节含苯并三唑类污染物废水的pH，至pH值为7-10；

S3、将调节pH的上述废水按照比例充分搅拌混合，使混合废水中苯并三唑类污染物的浓度为1-100μmol/L，除苯并三唑类以外的其他有机污染物的浓度为1-100μmol/L；

S4、向混合废水中投加单过硫酸盐使其浓度为50-1000μmol/L，然后投加Cu(II)使铜离子浓度为1-10μmol/L，在10-40℃下充分搅拌混合，即同步实现苯并三唑类污染物和其他有机污染物的去除；

其中，步骤S1、S2不分先后顺序。