[发明专利]一种饮用水中卤代含氮消毒副产物的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及饮用水中污染物的去除，尤其涉及一种饮用水中卤代含氮消毒副产物的去除方法。

背景技术

饮用水中的含氮有机物能够与氯消毒剂反应生成卤代含氮消毒副产物(H-N-DBPs)，如卤代乙酰胺、卤化氰、卤代乙腈和卤代硝基甲烷等，一般以μg/L的浓度水平存在于饮用水中，具有较强的致畸和致突变性。因此H-N-DBPs的存在对人体健康和水环境构成了严重威胁，必须采取适当的处理工艺将其从水环境中彻底去除或者将其浓度降低到安全水平。

目前文献中报道的处理水中H-N-DBPs的技术主要包括生物降解、高级氧化、零价铁还原、水合电子(e_aq-)还原等技术。生物降解过程通常需要多种菌种的协同参与或者需要共代谢基质才能有效完成，因此，生物降解过程中往往会产生甚至积累一些不完全降解但可能毒性更强的中间产物。如公开号为CN101746926的中国专利“一种去除饮用水中硝酸盐的方法及工艺”公开了一种去除饮用水中硝酸盐的方法及工艺，硝酸盐从水流动池通过阴离子交换膜的唐南渗析过程进入外加营养盐源和有机碳源的厌氧生物反应池，在厌氧生物反硝化作用下硝酸盐被还原为氮气。

高级氧化技术是一种降解高稳定性污染物的有效方法，但是当体系中存在背景物质竞争时，如天然有机物、碳酸盐碱度等，其去除效率会降低，需要更高的氧化剂投量、更长的处理时间、更多的能量输入，因而会明显增加高级氧化技术的处理成本。零价铁的氧化还原电位为-0.447V，是很好的电子供体，这使得零价铁可以用于多种污染物包括H-N-DBPs的处理。目前常用的零价铁还原体系是纳米零价铁和双金属或多金属催化体系。需要注意的是，纳米颗粒用于环境修复时必然会导致纳米颗粒进入环境和生态系统。在大规模应用技术之前，需要做完整的风险评估。另外，在实际应用中，除了纳米材料存在着潜在的生态风险外，ZVI及双金属催化体系在还原处理污染物的过程中重金属的释放会造成二次污染问题。水合电子(e_aq-)还原技术是近几年兴起的一种新技术。e_aq-具有非常活泼的还原特性（-2.77V），可以与污染物快速的进行还原反应，遗憾的是，e_aq-的产生技术条件苛刻(如高能辐射)，应用到实际中有许多的技术障碍需要克服。因此，研发一种能高效、安全、方便、经济、广谱的去除饮用水中的H-N-DBPs的技术对于确保饮用水的水质安全具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种饮用水中卤代含氮消毒副产物(H-N-DBPs)的去除方法，其是一种使用条件温和、经济、无二次污染的方法，饮用水中卤代含氮消毒副产物的去除效率高。

一种饮用水中卤代含氮消毒副产物的去除方法，包括：

（a）向饮用水中投入过氧化氢、过硫酸盐、碳酸盐，充分混合，得到混合液并控制饮用水中过氧化氢的初始浓度为20～60μM，碳酸盐的初始浓度为1-10mM，过氧化氢与过硫酸盐的摩尔浓度比为1:1～5；

（b）将所述混合液转移到催化床内进行接触反应，所述混合液在该催化床内的空床接触时间为20-35min；所述催化床内填充有带有羟基化表面的催化剂。

本发明的原理是:过硫酸盐(Persulfate)和过氧化氢(H₂O₂)投加到反应体系中，然后过氧化氢和过硫酸盐在填充在催化床内并具有羟基化表面的催化剂（Cat-OH）的作用下产生强活性的硫酸根自由基(SO₄^·-，2.5～2.7V)和羟基自由基(HO·，1.8～2.7V)，生成的SO₄^·-和HO·可以与碳酸盐(Carbonate)进一步反应生成碳酸根自由基(CO₃^·-，1.78V)。SO₄^·-和CO₃^·-为单电子选择性氧化剂，二者分别对卤代有机物和含氮有机物具有较好的选择性降解效能。本发明降解H-N-DBPs的反应原理如下：

Cat-OH+H₂O₂→HO·+H₂O；