[发明专利]一种地下水中铁锰原位活化PMS耦合双层滤料过滤方法

说明书

本发明公开了一种地下水中铁锰原位活化PMS耦合双层滤料过滤方法。该过滤方法通过添加络合剂强化铁锰离子原位活化PMS，并耦合石英砂/无烟煤双层滤料强化去除微污染有机物的方法，能够直接利用地下水中的Fe²⁺、Mn²⁺，使其生成高活性中间态铁锰氧化物，在低温的条件下也能达到较好的去除效果。双层滤料截留的铁锰氧化物可与无烟煤滤料表面形成新型耦合滤料，能够在固相界面继续氧化微污染有机物，从而达到有效同步去除铁、锰和微污染有机物的目的。采用本发明中的过滤方法，地下水中铁锰去除率可达90％以上，微污染有机物去除率在80％以上，去除效果较为显著，方法简单，成本低，应用范围广。

技术领域

本发明属于地下水修复领域，具体涉及一种地下水中铁锰原位活化PMS耦合双层滤料过滤方法。

背景技术

地下水中普遍含有铁、锰以及微污染有机物等污染物。其中，微污染有机物如酚类、硝基苯类、氯苯类等，具有毒性大、污染面广、种类多以及化学需氧量高的特点。地下水常年平均温度低于15摄氏度，北方地下水温度年平均温度在6～10摄氏度范围内。因此，在针对低温地下水的铁、锰以及微污染有机物的去除时，常规地下水修复技术如：化学法和生物法及化学和生物法耦合方式通常存在以下不足：微污染有机物难以去除；需要持续曝气才能使铁、锰离子形成氧化物沉淀，能耗大；高活性中间态铁锰未被高效利用进而去除微污染有机物；低温下，微生物生长缓慢，生物降解作用不佳。

目前，采用PMS与过滤耦合的方式同步去除低温地下水的铁、锰以及微污染有机物是一项有效方法。过一硫酸盐(PMS)活化高级氧化技术在催化剂的作用下能够产生具有超强氧化能力的自由基，对于去除水中难降解有机污染物极为有效。与其他高级氧化技术相比，产生的硫酸根自由基在更宽的pH值范围适用且有较高的氧化还原电位，可在弱碱性的地下水环境中使用。

PMS在均相催化体系中，使用的催化剂通常为过渡态金属离子。专利CN103523898A公开了一种利用三价铁催化羟氨与PMS反应去除水中污染物的方法，须同时向待处理水体中添加羟氨、三价铁和PMS以完成水中污染物的去除；专利CN109292950A公开了新型用膨润土负载纳米铁基材料活化PMS对地下水污染修复的方法，需要采用特定方法提前制备得到膨润土负载纳米铁基材料。这种额外添加催化剂的方案复杂、成本高，并且可能会对水体造成二次污染。比如采用二价钴离子作为PMS的催化剂来处理水中有机污染物时，虽然降解速率快且pH值适用范围广，但二价钴离子本身作为一种毒性很强的金属并不太适合在水处理领域广泛应用。

因此，开发出一种直接高效活化PMS达到同步去除地下水中铁锰及微污染有机物的方法具有重要的应用价值。

发明内容

针对目前采用PMS活化去除地下水中污染物方案复杂、成本高的问题，本发明的目的在于提供一种地下水中铁锰原位活化PMS耦合双层滤料过滤方法。该过滤方法通过添加络合剂强化地下水中铁、锰离子原位活化过一硫酸盐(PMS)，并耦合双层滤料过滤，可实现低温地下水中铁锰及微污染有机物的同步高效去除。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地下水中铁锰原位活化PMS耦合双层滤料过滤方法，包括以下步骤：

S1：向待修复的地下水中投加PMS和络合剂，进行反应；

当地下水中Fe²⁺浓度为0.1～2.0mg/L时，加入的PMS、络合剂和(Fe²⁺+Mn²⁺)的摩尔浓度比为(1～2):(3～5):1；

当地下水中Fe²⁺浓度为2.0～3.5mg/L，加入的PMS、络合剂和Fe²⁺的摩尔浓度比为(1～2):(0～5):1；

S2：将S1中反应后的地下水经过滤材料过滤并反应，过滤材料为无烟煤、石英砂双层滤料；