[发明专利]一种抑制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及臭氧消毒氧化技术，特别是涉及一种抑制臭氧消毒或者氧化过程中溴酸盐生成的方法。

背景技术：

臭氧作为一种强氧化剂，在酸性条件下其标准氧化还原电位为2.07V，碱性条件下为1.27V，具有极高的强氧化性，能够用于水处理系统的消毒和氧化有机物等方面，杀菌能力是氯的几百倍。1893年，荷兰已经开始用臭氧对河水进行消毒处理；1905年法国最早将臭氧应用于饮用水的消毒。此后，臭氧逐渐用作水厂的初级消毒剂。臭氧除应用于消毒工艺之外，近二三十年来臭氧在氧化有机物方面的研究也得到了广泛的重视。一般认为臭氧在水中与有机物通过两种途径进行反应：一是O₃分子与有机物直接进行反应；二是O₃链式分解后产生的强氧化性羟基自由基（OH·）与有机物发生间接反应。近年来，随着各种难降解有机物的检测出现及现有常规工艺的局限性，人们对臭氧在水处理应用方面重新开展了广泛的研究和应用，并发展出了许多臭氧与其他水处理单元相结合的水消毒处理新工艺。

但是在臭氧的消毒和氧化过程中，副产物溴酸盐的出现在一定程度上制约了臭氧的应用。溴酸盐在国际上被认定为2B级的潜在致癌物，国家饮用水标准为10μg/L。因此，在用臭氧对水进行消毒处理的过程中，如何抑制降低溴酸盐的产生就显得十分重要。

目前关于溴酸盐抑制的方法，主要有在氧化过程中加氨法、降低溶液的pH值法、加醋酸盐等自由基清除剂法、加草酸等HOBr清除剂法等。这些方法各自存在一定的局限性，如在氧化系统中大量加氨，虽然抑制了溴酸盐的生成量，但可能会导致具有毒性的含氮消毒副产物产生；调节pH值在实际生产实践中不太经济；加入自由基清除剂虽然可以降低溴酸盐的生成量，但也降低了氧化系统的氧化能力；投加HOBr清除剂的方法，在实际应用中难以实现。

如何抑制臭氧消毒和氧化有机物过程中副产物溴酸盐，是目前臭氧应用中的一个难以克服的问题。

发明内容：

针对臭氧在水处理工艺应用中容易产生副产物溴酸盐的问题，本发明公开了一种新的抑制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的方法，以解决现有技术在抑制溴酸盐生成过程存在的或抑制溴酸盐生成不经济，或抑制溴酸盐生成的同时降低了氧化系统的氧化能力等问题。

本发明提供的抑制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的方法，是在含臭氧和溴酸盐前驱物的水体中投加羟胺进行搅拌反应，通过羟胺抑制臭氧氧化过程中溴酸盐的生成。

发明人在探索用臭氧进行水消毒处理抑制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的研究中发现，对于含有臭氧和溴酸盐前驱物的水体，在水体中投加抑制剂羟胺，通过羟胺参与臭氧的氧化反应，抑制反应温度在冰点温度以上，不论羟胺加入的多少，对臭氧氧化过程中的溴酸盐生成都有明显的抑制作用，且随着羟胺加入量的增加，抑制溴酸盐生成的作用更为明显。但羟胺加入量过大，水消毒处理的成本会大大增加。考虑溴酸盐生成抑制效果和水消毒处理的成本，臭氧与抑制剂羟胺的摩尔比宜控制在200~20：1的范围，优选的臭氧与抑制剂羟胺摩尔比的范围为100~25：1。

本发明提供的抑制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的方法，开创性地采用羟胺作为臭氧氧化过程中溴酸盐生成的抑制剂，在臭氧消毒水处理过程中，溴酸盐生成抑制效果显著，且不降低氧化系统的氧化能力，抑制剂羟胺投加方式不要求特殊的设备，无反应温度特别要求，适用范围广泛，克服了现有技术调节pH值法经济性比较差，自由基清除剂法在降低溴酸盐生成量的同时降低了氧化系统的氧化能力等问题。本发明解决了抑制臭氧消毒和氧化有机物过程中副产物溴酸盐生成的难题，是一种操作简便、经济实用的抑制臭氧氧化过程中溴酸盐生成的方法，可广泛应用于水消毒处理。

具体实施方式：

以下通过实施例对本发明作进一步的具体描述。有必要指出的是，以下的实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟悉人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。

实施例1

水温条件20±2℃，水体pH值为6，臭氧浓度5mg/L，水量200ml，溴酸盐前驱物（KBr）浓度为250μg/L，抑制剂羟胺的浓度为87.5μg/L，均匀搅拌反应时间30min。反应30min后，测量水体臭氧氧化体系中溴酸盐的含量，溴酸盐的生成量从未添加抑制剂羟胺时的生成量7.041μg/L降至2.071μg/L，抑制率提高了3倍多。

实施例2