[发明专利]一种电/臭氧/高锰酸盐耦合氧化水中污染物的方法

说明书

本发明公开了一种电/臭氧/高锰酸盐耦合氧化水中污染物的方法，具体包括：将待处理有机废水注入含有阴/阳电极系统的反应室中，再向所述有机废水中加入电解质使其浓度为0.02~0.1 mol/L，同时打开直流稳压电源，控制电流密度为10~200 mA/cm²，然后向所述有机废水中通入臭氧和高锰酸盐，在电场作用下处理一定时间即可。该方法实现了各工艺之间的耦合联用，激发了具有强氧化特性的中间价态锰离子并且增加了羟基自由基的数量，从而提高了对有机废水的处理效果，降低电能输入和臭氧、高锰酸盐的消耗量，去除效率高，并非简单的工艺叠加。相比于同类工艺，具有更高的降解效率，成本低廉且能耗大幅降低，更加适合大规模应用于各类水体处理，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别的涉及一种电/臭氧/高锰酸盐耦合氧化水中污染物的方法。

背景技术

随着社会不断发展，环境问题日益严峻，进入到水体的污染物种类繁多，数量巨大，使自然环境中水的安全保障受到威胁。水体中发现的各种有机污染物存在着含量低、分布广、危害大且不易去除等特点。近年来国内外的研究表明，水中的难降解有机污染物具有遗传毒性，可致癌、致畸。水污染控制成为社会聚焦的重点问题。

臭氧作为一种高效的氧化剂，在水处理的领域中应用广泛，常作为饮用水处理的预处理或深度处理技术。臭氧的氧化有直接氧化和间接氧化，臭氧的直接氧化具有较强的选择性，对水中饱和烃类、苯及含氯有机物的氧化能力较弱、矿化能力差。另外，臭氧在水中较低的溶解度与气液相态之间传质效率的限制，导致在直接氧化过程中，臭氧的利用率较低。臭氧的间接氧化，通过一系列催化臭氧反应产生羟基自由基(·OH)，其具备较强的无选择性氧化能力。通过间接氧化可以有效提高污染物降解效率与臭氧利用效率。近年来，电化学催化臭氧技术因其清洁、高效、绿色的特点受到广泛关注，但羟基自由基产生效率低。高锰酸钾作为一种传统水处理过程中的氧化剂，具有便于储存、运输、价格相对低廉且不易产生有毒消毒副产物等优点。在我国水处理工艺中，高锰酸钾主要用来控制水体嗅味，降低水体色度，抑制地表水中藻类的生长繁殖等。虽然高锰酸钾对于微量有机污染物具有一定的氧化去除能力，但对于某些结构复杂的难降解物质，单独的高锰酸钾氧化却无法达到良好的去除效果。而近年来，激发高锰酸钾产生中间价态锰离子，如Mn(Ⅲ)，Mn(Ⅴ)和Mn(Ⅵ)氧化水中难降解有机污染物的方法也受到了广泛的关注。且其最终产物MnO₂还可以吸附水中的部分污染物。但在一般条件下，高锰酸钾很难产生具有氧化特性的中间价态锰离子，使其对污染物的降解效果较差。

针对以上问题，近几年研究人员也做了大量的研究，如有发明专利CN1557736A公开了一种臭氧与高锰酸钾联用氧化助凝方法，臭氧与高锰酸钾产生协同氧化和催化氧化作用降低或避免了单纯投加臭氧产生的副作用，该方法作为预氧化技术可强化对水中微污染物的去除、水中嗅味的去除、强化水中藻类去除、提高助凝效果，但用在高级氧化技术矿化污染物，存在降解率低的缺点；发明专利CN101503242A公开了利用中间态锰离子强化高锰酸钾除污染的水处理药剂，增加络合剂与高锰酸钾氧化有机物产生的中间态锰离子形成配位络合物，利用诱导剂加快中间态锰离子的产生，既提高了中间价态锰离子的产生速度又提高了其利用率，强化了高锰酸钾氧化降解有机污染物的能力，但引入了其他金属离子产生了二次污染且降解率不足80%；发明专利CN103086478A公开了一种臭氧与电化学协同氧化含油废水处理方法，让臭氧氧化和电化学氧化协同作用，克服了单纯O₃氧化时氧化能力低的不足，但存在能耗高，臭氧投加量大的缺点。从而限制了上述降解技术在水处理中的实际应用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种电/臭氧/高锰酸盐耦合氧化水中污染物的方法，解决现有的高级氧化法降解有机污染物存在二次污染、氧化剂投加量大、能耗高和活性物种产生效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种电/臭氧/高锰酸盐耦合氧化水中污染物的方法，包括以下步骤：