[发明专利]一种新型高铁酸盐与二氧化氯复合预氧剂的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型高铁酸盐与二氧化氯复合预氧剂的制备方法和应用。本发明水处理方法为：向原水中同时投加高铁酸盐与二氧化氯，或者先向原水中投加高铁酸盐，再于絮凝阶段投加二氧化氯与絮凝剂；其中所述高铁酸盐与二氧化氯的质量比为0.1～4：1。高铁酸盐与二氧化氯表现出显著的协同效应，可以显著提高预氧化剂的氧化能力，增强水中天然有机物、藻类等常见水污染物的去除能力；同时可提高后续絮凝效率，采用水厂常规絮凝剂处理后水中藻、有机物和浊度去除率均达到90%以上，而且其亚氯酸盐生成量低于40%。高铁酸盐与二氧化氯联合预氧化是一种简单、高效、安全的水处理预氧化方式，适用于处理受藻污染、有机物污染的水体。

技术领域

本发明属于水处理技术领域。更具体地，涉及一种高铁酸盐与二氧化氯复合预氧剂的制备方法和将其用于水处理预氧化阶段的方法。

背景技术

水源水的藻类及有机物污染问题是我国较为普遍的环境问题，威胁供水安全、阻碍社会经济发展。当水源水中含有大量藻类和有机污染物时，预氧化是较为常见的水处理工艺，以提升后续絮凝和沉淀对污染物的去除效率、降低过滤工艺负荷，控制消毒副产物形成。目前，常见的预氧化工艺主要包括预氯化(氯气、液氯、次氯酸钠等)、二氧化氯预氧化、预臭氧、高锰酸钾预氧化等。预氯化存在氯化消毒副产物难以控制的问题，近年来应用逐渐减少；预臭氧对运行设备要求较高且成本较高，并存在溴酸盐副产物问题，仅在经济发达地区采用。高锰酸钾存在出水色度升高的问题，其投加量不宜超过1.5mg/L，当水中藻类和有机物浓度较高时，预氧化能力有限。

二氧化氯是较为普遍的预氧化剂，但也存在一定弊端。二氧化氯溶液采用二氧化氯发生器进行现场制备，不存在运输和贮存等环节，不生成三卤甲烷等常见消毒副产物，适用于中小型水厂和非集中供水区域。二氧化氯具有强氧化性，其氧化还原电位为0.95V。当水源水受到天然有机物、藻类等污染时，二氧化氯与水中污染物发生氧化反应，形成亚氯酸盐和氯酸盐。亚氯酸盐和氯酸盐等副产物，可使人体发生溶血性贫血，引起高铁血红蛋白血症，威胁人类健康。我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定出厂水中亚氯酸盐浓度不超过0.7mg/L。一般来说，二氧化氯也会产生其投加量不宜超过1.5mg/L。

常规二氧化氯的制备方法是将100ppm～5wt％亚氯酸盐(通常是亚氯酸钠)溶液与硫酸、盐酸等强酸溶液混合制得，通过酸化过程将pH值由13降至3.5，使亚氯酸根离子转化为游离的二氧化氯分子。这种方法制备过程中会存在未反应完成的亚氯酸盐，二氧化氯与亚氯酸根阴离子的比率基本在0.05:1以下。如果此反应条件在pH为8.5时，二氧化氯与亚氯酸根阴离子的比率甚至低于在0.01:1。因此，如果二氧化氯制备过程中的亚氯酸根离子废液进入待处理水体，也会导致水中亚氯酸盐浓度增大。因此，即使在水体污染不严重时，单独二氧化氯预氧化也可能由于二氧化氯制备不当，而导致亚氯酸盐浓度超标。

高铁酸盐也是一种新型预氧化剂，比高锰酸盐具有更高的氧化性，且不会产生出水色度问题。高铁酸盐在酸性和碱性溶液中的氧化还原电位分别为2.2V和0.7V，均高于高锰酸盐的1.68V和0.6V。因此，高铁酸盐对烯烃类含不饱和键、苯酚及苯胺类化合物均具有很高的氧化降解能力。六价铁可转换成三价铁，从而形成三氧化铁胶体，其极大的比表面积和丰富的羟基可与含羟基、氨基等的有机物生成氢键，通过吸附作用对不能完全氧化的有机污染物也有一定的去除能力。另外，高铁酸盐可以在不破坏藻细胞完整性的前提下改变藻细胞形态，并显著降低藻细胞的表面负电性，更有助于絮凝。同时，高铁酸盐的氧化能力高于二氧化氯，可将亚氯酸盐氧化去除，从而降低水中亚氯酸盐浓度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种新型高铁酸盐与二氧化氯复合预氧剂的制备方法和应用。本发明可以显著提高预氧化阶段水中藻类和天然有机物的去除效率，同时显著提高后续絮凝阶段对藻、有机物及浊度的去除效率，显著降低水处理成本，控制二氧化氯预氧化后亚氯酸盐和氯酸盐的生成量。该新型复合预氧剂及其预处理工艺在实际水处理工程中具有极高的应用前景。