[发明专利]一种采用硫酸盐自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性的方法

说明书

本发明涉及煤化工废水处理领域，公开了一种采用硫酸盐自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性的方法。本发明要解决目前存在的含氮杂环化合物生物毒性强，降解效率低且周期长的难点问题，旨在通过基于硫酸根自由基的Fe(II)活化过硫酸盐(PS)高级氧化体系强化含氮杂环化合物降解。方法如下：一、准备含氮杂环化合物样本；二、制备硫酸盐自由基样本；三、投加硫酸盐自由基样本；四、完成硫酸盐自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性。利用硫酸根自由基对含氮杂环化合物进行降解，可明显缩短处理时间，且降解率可达到100%。本发明对煤化工废水处理含氮杂环类难降解污染物的工业治理实践提供理论依据，也为煤化工废水的深度处理提供新方法。

技术领域

本发明涉及采用硫酸盐自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性的方法。

背景技术

随着我国煤化工产业的发展壮大，由此产生的大量煤化工废水对环境的影响不容忽视。煤化工废水中含有大量的含氮杂环化合物（NHCs），此类物质具有一定生物毒性，属于难生物降解有机物，极大的影响了生物处理效果和效率，一旦进入环境，就会对各生物体产生负面作用，且对动物和人体具有毒性、致突变性和致癌性。因此高效去除含氮杂环化合物并实现生物毒性的解除成为煤化工废水处理亟待解决的问题。

喹啉是典型的含氮杂环化合物，是与苯环稠和的双环杂环化合物，这种结构特征使喹啉的可生化性较差，处理周期长，且喹啉在降解过程中会生成毒性更强的中间产物。目前，普通生物处理法难以满足喹啉的去除要求，而生物强化技术虽然可以通过驯化培养降解喹啉的菌株，以此缩短处理周期、提高喹啉降解率，但前期培养消耗时间长，且菌株对喹啉的耐受水平有限。如何优化工艺强化喹啉的降解效率，降低其生物毒性是有待解决的问题。

基于硫酸根自由基的高级氧化技术是具有强氧化性的SO₄^-•去除污染物的类芬顿氧化技术。SO₄^-•与有机物接触时间更长，可以有效分解难降解污染物且比•OH具有更大的选择性，因此基于硫酸根自由基的高级氧化技术比芬顿氧化工艺在去除难降解污染物方面具有更好的前景。如何利用硫酸根自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性对于煤化工废水处理领域具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决目前存在含氮杂环化合物降解效率低，处理周期长，且生物毒性大的瓶颈问题，提供了一种采用硫酸盐自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性的方法。

一种采用硫酸盐自由基强化含氮杂环化合物开环并降低生物毒性的方法具体是按照以下步骤进行的：

一、准备含氮杂环化合物样本：设定典型含氮杂环化合物溶液的浓度为250 mg/L，制备溶液，得到含氮杂环化合物样本；

二、制备最佳浓度硫酸盐自由基样本：利用过硫酸钾（PS）和七水合硫酸亚铁制备硫酸盐自由基溶液；具体投加量为：PS /典型含氮杂环化合物摩尔比为9.5~10:1，PS/Fe(II)摩尔比为1.5~3:1，获得硫酸盐自由基样本；

三、投加硫酸盐自由基样本到典型含氮杂环化合物溶液中，调节pH为2.8~3.3，在40~48℃水浴温度下进行降解试验，处理时间为75~85min。

本发明的有益效果：本发明方法中采用硫酸盐自由基对含氮杂环化合物进行降解，在处理80min后，含氮杂环化合物降解率达93.7 %，而空白组含氮杂环化合物浓度基本不变，由此可以看出硫酸盐自由基处理含氮杂环化合物的优越之处。其中硫酸盐自由基和羟基自由基均对含氮杂环化合物具有一定程度的降解作用，主要作用在于氧化开环，生成了大量中间产物，且硫酸盐自由基是该体系中产生强氧化作用的主要活性自由基。

附图说明

图1为实施例一和对比实验一的不同体系含氮杂环化合物降解效果与处理时间的关系图；

图2为实施例二和对比实验一的大肠杆菌毒性与含氮杂环化合物投加量的关系图。

具体实施方式