申請(qǐng)日2017.09.25

　　公開(kāi)(公告)日2017.12.22

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/08

　　摘要

　　一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法，它涉及一種水處理方法。本發(fā)明很大程度上解決了傳統(tǒng)Fenton和類(lèi)Fenton體系受水樣pH值限制、需要投加大量的氧化劑和還原劑、易造成二次污染等缺點(diǎn)。本發(fā)明在處理過(guò)程中只需通入廉價(jià)易得的氧氣，無(wú)需投加雙氧水和PMS等氧化劑;紫外的加入促進(jìn)了Cu(I)和Cu(II)間的循環(huán)轉(zhuǎn)化，減少了還原劑的投加;銅作為催化劑循環(huán)催化氧氣生成羥基自由基，可以用于處理不同pH值的水樣，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法，其特征在于紫外是銅離子循環(huán)的源動(dòng)力，銅離子循環(huán)催化氧氣產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基進(jìn)一步作用于有機(jī)污染物，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的降解。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法，其特征在于超氧自由基和雙氧水是產(chǎn)生羥基自由基的中間物。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法，其特征在于反應(yīng)過(guò)程中氧氣通量為0.5-1.0 L/min。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法，其特征在于二價(jià)銅離子投量為5~100 μmol/L，紫外燈功率為8~80 W(波長(zhǎng)均為254 nm)，pH值范圍為2.95~6.09。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法，其特征在于均用pH=0的硫酸溶液和pH=14的氫氧化鈉溶液調(diào)整水樣的初始pH值。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水處理的方法。

　　背景技術(shù)

　　類(lèi)Fenton體系是常用的水處理方法，屬于高級(jí)氧化體系的一種。高級(jí)氧化體系以生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基為技術(shù)核心，通過(guò)紫外、超聲和過(guò)渡金屬離子活化雙氧水、PMS和氧氣等氧化劑的途徑實(shí)現(xiàn)。過(guò)渡金屬離子活化具有反應(yīng)體系簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)，因此在水處理中受到廣泛的關(guān)注。

　　傳統(tǒng)的Fenton體系以Fe(II)和H2O2為基礎(chǔ)，F(xiàn)e(II)活化H2O2產(chǎn)生羥基自由基從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的降解。由于受到鐵離子沉淀的影響，易產(chǎn)生鐵泥，一般Fenton體系對(duì)pH值小于4的廢水才具有較好的處理效果。另一方面， Fenton體系中需要投加大量的Fe(II)和H2O2以提高其氧化能力，過(guò)多的化學(xué)藥品的投加會(huì)造成水質(zhì)的二次污染。正是因?yàn)镕enton體系具有受廢水pH值限制、易造成二次污染等缺點(diǎn)，近年來(lái)由Fenton體系發(fā)展來(lái)的類(lèi)Fenton體系受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。銅是很常見(jiàn)的一種過(guò)渡金屬，與鐵相比銅不易沉淀，可以在一定程度上解決傳統(tǒng)Fenton體系只能在強(qiáng)酸性條件下處理水樣的缺點(diǎn)。近些年的研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向Cu(II)/O2體系中投加還原劑可以構(gòu)成Cu(I)和Cu(II)間的循環(huán)轉(zhuǎn)化，從而使得體系具有較好的氧化能力。但是此種類(lèi)Fenton體系同樣需要投加大量的還原劑以保證體系始終具有較強(qiáng)的催化效果，并沒(méi)有完全克服Fenton體系的缺點(diǎn)。因此，如何簡(jiǎn)單和有效地加強(qiáng)高價(jià)離子和低價(jià)離子間的循環(huán)轉(zhuǎn)化依然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

　　紫外(UV)是一種常見(jiàn)的光源，可以活化PMS、氧氣等氧化劑產(chǎn)生自由基。前期研究中發(fā)現(xiàn)，紫外還具有光還原的作用，可以將Fe(III)還原為Fe(II)，無(wú)需投加大量還原劑以維持離子循環(huán)。同時(shí)，紫外也具有較強(qiáng)的殺菌作用，可以有效地去除水樣中有害的微生物，進(jìn)一步深度處理水樣。因此，紫外在高級(jí)氧化體系中具有很好的應(yīng)用前景。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是為了解決Fenton體系只能處理強(qiáng)酸性的廢水、鐵離子的循環(huán)轉(zhuǎn)化能力弱、依靠投加大量化學(xué)藥品以強(qiáng)化體系的氧化能力的缺點(diǎn)，而提供了一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法。Cu(II)/O2/UV體系結(jié)合了Cu(II)/O2體系和紫外單獨(dú)應(yīng)用時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，很大程度上克服了傳統(tǒng)Fenton和類(lèi)Fenton體系的缺點(diǎn)。

　　一種紫外強(qiáng)化銅循環(huán)催化氧氣的水處理方法按以下條件進(jìn)行：1、調(diào)整水樣pH值在2.95-6.09的范圍內(nèi)。2、氧氣通量為0.5-1.0 L/min。3、水樣的銅離子濃度為10-50 μmol/L。4、紫外燈功率的選擇范圍是8-80 W，波長(zhǎng)均為254 nm。

　　本發(fā)明將處理水樣的pH值范圍拓寬至6.09，在此條件下依然可以達(dá)到較好的處理效果;Cu(II)的投量只需投加10 μmol/L便能達(dá)到較好的處理效果，處理過(guò)程中只需通入廉價(jià)易得的氧氣，無(wú)需投加雙氧水和PMS等氧化劑;紫外的加入促進(jìn)了Cu(I)和Cu(II)間的循環(huán)轉(zhuǎn)化，銅作為催化劑循環(huán)催化氧氣生成羥基自由基。這些方面在很大程度上克服了原有類(lèi)Fenton體系的缺點(diǎn)，為高級(jí)氧化技術(shù)提供了更加廣闊的應(yīng)用前景。

　　本發(fā)明可根據(jù)水樣的污染程度靈活調(diào)整各個(gè)參數(shù)的條件，如污染較輕的水樣可以選擇較低的紫外燈功率和Cu(II)投量作為水樣的處理?xiàng)l件，污染較重的水樣可以選擇較高的紫外燈功率和Cu(II)投量作為水樣的處理?xiàng)l件。操作簡(jiǎn)便靈活，成本低廉，便于實(shí)際應(yīng)用。