[发明专利]一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理方法，具体涉及一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理方法。

背景技术

单线态氧(¹O₂)是一种处于激发态的分子氧，与超氧自由基(O₂^-·)、羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO₄^·-)等活性氧物种类似，化学性质活泼、不稳定，在自然界中广泛存在，是化学、环境、医学等领域最长涉及的活性氧之一，具有氧化能力强、反应活性高、存活时间短、氧化后不产生有毒有害副产物等特点，属于绿色、环境友好型氧化剂。

目前，产生单线态氧的方法主要有光敏化法和化学方法。光敏化法产生单线态氧涉及到一个光激发过程，一种光敏剂(玫瑰红、曙红、亚甲基蓝、荧光黄、叶绿素和血卟啉等)，在光照射条件下，激发态的光敏剂与体系中的基态氧(³O₂)作用，进而得到单线态氧(¹O₂)。利用光敏化法可以快速产生单线态氧，但存在着光的限制(需要稳定的光源)及光敏剂的引入会产生二次污染的问题。化学方法产生单线态氧是由发生化学反应来实现的，最经典的方法是将过氧化氢(H₂O₂)与氯气(Cl₂)的水溶液或次氯酸溶液混合即可产生单线态氧。这种利用化学方法产生单线态氧的生成速度快，其二级反应速率常数约为10⁴M^-1s^-1，即瞬时产生量大，自分解速度快，存活时间短，有机物利用率低；化学试剂为液态的过氧化氢和次氯酸溶液或氯气，运输储存不方便，工艺操作复杂及存在安全隐患的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理方法，解决如下问题：(1)光敏化法中产生单线态氧需要外加光源，很难大规模应用，且光敏剂的引入会产生二次污染；(2)化学反应法(H₂O₂-ClO^-)中瞬时产生的单线态氧量大、易自分解、很难被污染物高效利用，且液态的过氧化氢和次氯酸溶液或氯气，运输、储存不方便，操作复杂且存在安全隐患。

本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理方法是通过以下步骤实现的：将无机固体过氧化物和过一硫酸盐按照质量比为1:(0.5～5)的比例加入到待处理水中，搅拌，控制过一硫酸盐在待处理水中的浓度为0.3～300mg/L，水力停留反应5～60min，即完成利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理；其中，所述待处理水为水源水和污水。

本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理方法，可以将无机固体过氧化物、过一硫酸盐按照质量比为1:(0.5～5)制成粉末试剂混合投加或分别单独投加，即为干式投加法；也可以将无机固体过氧化物、过一硫酸盐分别制成溶液，进行单独投加，即为湿式投加法。

本发明的一种利用无机固体过氧化物诱导过一硫酸盐产生单线态氧的水处理方法中，无机固体过氧化物(Na₂O₂、CaO₂、MgO₂、BaO₂、Na₂CO₄、K₂CO₄)溶于水后会缓慢释放出过氧化氢(H₂O₂)，见反应式(1)和(2)，这种通过无机固体过氧化物在水中原位产生的过氧化氢，可以迅速与过一硫酸盐(HSO₅^-)反应产生高活性单线态氧(¹O₂)，见反应式(3)，低浓度持续产生的强氧化性单线态氧可以被污染物高效利用，减少其自分解，提高其利用率，除污染效果好，且不产生有毒有害副产物。

O₂^2-+2H₂O→H₂O₂+2OH^-       (1)