[发明专利]一种亚硫酸盐强化二价铜催化过硫酸盐氧化降解有机污染物的方法

说明书

一种亚硫酸盐强化二价铜催化过硫酸盐氧化降解有机污染物的方法，利用亚硫酸盐的还原作用加速二价铜离子向一价铜离子的转化，进而提高硫酸根自由基的产率及对有机污染物的降解效率，所述水处理具体步骤为：pH值调节到6‑11；向待处理水样中加入一定量二价铜离子，然后加入一定量过一硫酸钾溶液和亚硫酸钠溶液，充分搅拌混合反应5‑30分钟后既可以达到对有机污染的有效降解。本发明解决了现有二价铜催化过硫酸盐体系反应启动时间长、硫酸根自由基产率低、二价铜离子投加量大、污泥产量大等关键问题。同时本发明还具有活性基团产率高、有机污染物去除效率好、操作简便、运行成本低等优势。

技术领域

本发明设计水处理领域，具体是涉及一种亚硫酸盐强化二价铜催化过硫酸盐氧化降解有机污染物的方法。

背景技术

随着人们环保意识的增强和环境分析技术的不断提高，新兴微量有机污染物正日益受到全球广泛关注，新兴微量有机污染物主要包括：内分泌干扰物及药品和个人护理用品。尽管水体中新兴微量有机污染物浓度一般在ng/L-µg/L,但是由于新兴微量有机污染物种类繁多，具有复合污染的形式，同时由于新兴微污染物广泛大量使用导致其持续不断的排入水环境中，在水环境中形成“假持久”性现象。水环境中新兴微污染物不仅具有致癌、致畸、和致突变等生物毒理效应，而且持久存在会增强生物体耐药性形成抗性基因，严重威胁全球的公共健康。

以羟基自由基和硫酸根自由基为典型代表的高级氧化工艺，通过高活性氧化基团对绝大部分污染物尤其是新兴微污染物有很好地降解效果，作为深度处理技术已经在废水处理和给水处理领域得到广泛研究。与羟基自由基相比，硫酸根自由基氧化还原电位更高、半衰期更久，与水质背景成分反应活性更低，具有更好的选择氧化性，成为国内外研究的热点。目前的研究大多是利用加热、紫外光照、超声或过渡金属催化等方法活化过一硫酸盐或过二硫酸盐产生硫酸根自由基降解有机污染物。与加热、紫外光照和超声等处理方式相比，过渡金属催化能耗低、效率高、操作简便吸引广大研究者的广泛兴趣。常见的过渡金属离子包括钴（Co²⁺）,银（Ag⁺），铁（Fe³⁺）,铜（Cu²⁺），但是钴和银本身的生物毒性较强，限制了其在实际中的应用。采用铁离子催化又存在适用pH范围低，污泥产量大等问题。铜具有与铁相似的氧化还原性质，在中性或弱碱性条件下具有较高的溶解度，因此近年来采用成为一个新的研究热点。然而由于二价铜离子向一价铜离子转化太慢，明显制约了二价铜/过硫酸盐体系硫酸根自由基的产率，导致铜离子活化过硫酸盐体系有机物的降解效率低、污泥产量大。综上所述，提高二价铜向一价铜的转化速率，提高二价铜/过硫酸盐体系硫酸根自由基的产率是非常有意义的。

发明内容

本发明是为了解决二价铜/过硫酸盐体系硫酸根自由基产率低、有机污染物降解效率低、启动反应时间长、污泥产量大等关键问题，提出一种加快二价铜向一价铜转化，促进硫酸根自由基产率，提高有机污染物降解效率的新方法。

本发明：一种亚硫酸盐强化二价铜催化过硫酸盐氧化降解有机污染物的方法，利用亚硫酸盐的还原性，将二价铜快速还原为一价铜，一价铜进一步活化过硫酸盐产生硫酸根自由基降解有机污染物，具体是通过以下步骤实现的：

（1）将含有有机污染物的待处理水样pH值调节到6-11；

（2）向待处理水样中加入一定量二价铜离子，然后加入一定量过一硫酸钾溶液和亚硫酸钠溶液，充分搅拌混合反应5-30分钟后既可以达到对有机污染的有效降解。

上述亚硫酸盐化合物包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾及亚硫酸氢钾中的一种或者几种的混合物。

上述过硫酸盐是过一硫酸盐或是过二硫酸盐，过一硫酸盐包括：过一硫酸钾、过一硫酸钠、过一硫酸铵中的一种或者几种；过二硫酸盐包括：过一硫酸钾、过一硫酸钠、过一硫酸铵中的一种或者几种。

上述待处理水样可以是工业废水、生活污水、地表水、垃圾渗滤液等多种不同的水体。