[发明专利]一种臭氧催化氧化去除氯化消毒副产物三氯乙醛的方法

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理技术领域，涉及一种臭氧催化氧化去除氯化消毒副产物三氯乙醛的方法。

背景技术

氯(含次氯酸钠)仍是目前饮用水处理中使用比例最高的消毒剂，氯消毒在保障饮用水微生物安全性的同时，能够与饮用水中的有机物反应，生成多种氯化消毒副产物。目前已发现的氯化消毒副产物有700余种，对人体健康构成严重危害。卤乙醛是继三卤甲烷和卤乙酸之后的第三大类消毒副产物，其中三氯乙醛在我国饮用水处理中占总卤乙醛的25～48％，是主要的卤代乙醛副产物。目前，国际上只有我国、澳大利亚和日本将三氯乙醛纳入国家饮用水水质标准中，限值分别为10、100和20μg/L，其中日本为非强制性执行指标，可见我国国标在某些指标上对饮用水水质提出更高更严格的要求。

由于单独的O₃氧化存在溶解度低、在水中不稳定、制造成本高、与有机物反应慢、氧化不彻底等问题，因而限制了单独O₃氧化在水处理中的应用，而O₃与H₂O₂、TiO₂等催化剂联用，形成臭氧催化氧化体系，O₃与催化剂反应过程中可产生较多的羟基自由基(·OH)，·OH氧化性远大于O₃，对水中有机物的氧化无选择性，可与水中几乎所有有机物发生氧化反应，氧化速率快，氧化彻底，中间产物生成较少。而以臭氧为核心的臭氧催化氧化技术因其具有成本较低，反应易控制等优点，近年来受到越来越广泛的关注。

因此，为解决饮用水中氯化消毒副产物问题，采用臭氧催化氧化降解去除，氧化程度高，不产生二次污染，对饮用水水质的提高具有重要意义。

现有技术存在的主要技术问题及缺陷：缺乏氯化消毒副产物三氯乙醛的控制措施，臭氧催化氧化对三氯乙醛的降解去除为饮用水中三氯乙醛问题的解决提供出路。

另外，现有技术CN104445096A提供了一种三氯乙醛废硫酸净化的方法。该方法以臭氧为氧化剂，在常温下通入臭氧0.5～2.5h，对废硫酸中的三氯乙醛、三氯乙酸等有机物进行氧化，经臭氧氧化后可得含醛量符合用于生产磷肥或无机盐的硫酸标准。该方案主要针对三氯乙醛废硫酸中三氯乙醛的氧化降解，其特点是原液中三氯乙醛浓度含量高、原液物理化学性质极端(为强酸性)、目标三氯乙醛浓度高(为20mg/L)，这与饮用水处理过程中相差甚大，饮用水处理过程中三氯乙醛浓度很低(μg/L级别)，因此，该方法对饮用水中三氯乙醛消毒副产物控制并无显著指导作用。需针对饮用水处理中三氯乙醛消毒副产物的特点，进一步探索更加有效的解决方案。

现有技术CN104445096A一种三氯乙醛废硫酸净化的方法。该方法添加废硫酸重量1.0～25wt％的钙基或钠基膨润土或活性白土为吸附剂，在常温下搅拌0.5～3.0h，对废硫酸中的三氯乙醛、三氯乙酸等有机物进行吸附，吸附结束后进行固液分离，可得含醛量符合要求的硫酸。膨润土经过300～400℃焙烧再生后可重复使用。该方法工序复杂，材料成本高。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种臭氧催化氧化去除氯化消毒副产物三氯乙醛的方法，包括以下步骤：在三氯乙醛溶液中投加臭氧(O₃)、过氧化氢(H₂O₂)和二氧化钛(TiO₂)。该方法具体包括以下步骤：

(1)采用pH＝7的磷酸盐缓冲溶液配置50μg/L的三氯乙醛溶液；

通过大量的实验优选调节酸碱度调到pH＝7，一方面避免溶液酸碱度对三氯乙醛降解过程的影响，另一方面，使该溶液酸碱度尽量与实际水处理过程相近。

通过大量的实验优选配置为50μg/L的三氯乙醛溶液，因南方某市主要水库原水，在保证足够加氯量、足够反应时间条件下，其与氯消毒剂反应生成三氯乙醛浓度最大一般不超过50μg/L，调节到该浓度可模拟水处理过程中最不利情况下对三氯乙醛的氧化降解。

(2)将三氯乙醛溶液放置在避光密闭容器中；

通过大量的实验优选避光封闭放置，由于三氯乙醛溶解于水中，具有一定的挥发性，且光照对三氯乙醛的降解有一定的影响。为避免光照及三氯乙醛本身的挥发对臭氧催化氧化对三氯乙醛降解的影响，应将三氯乙醛溶液放置在避光封闭容器内。若不避光封闭放置，外界光照可能会导致三氯乙醛光解，同时，光照也可能与二氧化钛催化剂相互作用，对试验影响较大。

(3)将容器放置在磁力搅拌器上，设置转速为200r/min；