[发明专利]一种处理水中难降解有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种利用弱磁场/ZVI协同活化过硫酸盐的高级氧化技术处理水中难降解有机污染物的方法。

背景技术

随着工业的高速发展，进入水体的有机物的数量和种类都急剧增加，造成了水资源的严重污染，常规的水处理工艺已经不能满足饮用水安全保障的需求。对于那些含有高毒性且难降解有机物的废水，传统的生物处理已不能满足处理要求，不得不考虑其它的处理方法。

高级氧化技术（Advanced oxidation processes，AOPs）是20世纪80年代发展起来的一种用于处理难降解有机污染物的新技术。它可以将污染物质直接矿化或者通过氧化提高污水的可生化性，具有适用范围广、氧化能力强、反应速率快等特点，有很好的应用前景，被广泛用于对各种难降解废水的处理和水中微量有机污染物的去除。传统的AOPs是以羟基自由基（HO·）为主要的活性物质来降解污染物质。HO·的氧化还原电位较高（E⁰=+1.8～2.7V），是强氧化剂。但由于HO·氧化污染物时要求在酸性条件下进行，并且对污染物质的降解无选择性，在应用时受本底物质（碳酸盐、碳酸氢盐、天然有机物等）影响大。基于硫酸自由基（SO₄^·-）的高级氧化技术是近年来发展起来的难降解有机污染物氧化去除新技术。过硫酸盐在水中电离生成过硫酸根离子S₂O₈^2-，其标准氧化还原点位为E⁰=+2.01V，接近于臭氧（E⁰=+2.07V），其分子中含有过氧基O-O，是一类氧化性较强的氧化剂。但由于过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率较慢，对有机物的降解效果不明显。但是过硫酸盐可在一定条件下活化为SO₄^·-，SO₄^·-的标准氧化还原电位E⁰=+2.5～3.1V，接近甚至超过氧化性极强的羟基自由基，因此具有很强的氧化能力。

活化过硫酸盐产生SO₄^·-的方法主要分为两类：一是过硫酸盐的辐射分解、紫外光解和高温热解，二是过渡金属离子活化分解过硫酸盐。辐射分解、紫外光解和高温热解活化法的系统比较复杂，而且需要能量太大，难以实现。近些年采用过渡金属催化过硫酸盐生成SO₄^·-的方法由于反应体系简单，不需外加热源和光源，而受到了广泛的关注。常见的可用来活化过硫酸盐的过渡金属离子有Ag⁺、Ce³⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Ru³⁺、V³⁺等。在这些过渡金属离子中，Fe²⁺价廉且环境友好而受到广泛关注。但是Fe²⁺在活化过硫酸盐的反应中不能被再生，且过量的Fe²⁺会消耗生成的SO₄^·-，因此过硫酸盐和Fe²⁺的反应极快，有机物的降解反应也很快就停止了。由于Fe³⁺的沉淀，使用Fe²⁺离子活化过硫酸盐的另外一个缺点是其效率随pH升高而迅速降低。