技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化除污染的水處理藥劑。

背景技術(shù)

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，大量難降解的有毒有害有機(jī)污染物進(jìn)入水體，造成地表水源和地下水源的嚴(yán)重污染，水質(zhì)不斷惡化。目前主要采用化學(xué)氧化劑氯、二氧化氯、過氧化氫、臭氧和高錳酸鉀等氧化法去除水中的有機(jī)污染物。臭氧的氧化能力強(qiáng)，對水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)，但存在運(yùn)行投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，而且會產(chǎn)生致癌物溴酸鹽的問題。雖然過氧化氫自身的氧化能力不高，但與二價鐵離子在酸性條件下會產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，具有極強(qiáng)的氧化能力，但在反應(yīng)過程中需要不斷的監(jiān)控和調(diào)整水體的pH值，導(dǎo)致工藝控制過于困難和復(fù)雜。二氧化氯具有很強(qiáng)的消毒能力，但與有機(jī)物反應(yīng)會被還原成對人體紅血球具有破壞作用的亞氯酸根，所以存在使用安全風(fēng)險。氯對有機(jī)物具有一定的氧化作用，長期以來被用做給水處理的預(yù)氧化劑，但由于氯與水體中多種有機(jī)污染物作用生成一系列對人體危害較大的鹵代副產(chǎn)物，因而預(yù)氯化逐漸地受到使用限制。高錳酸鉀對去除水中有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的氧化能力，且不會產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物，但氧化有機(jī)物具有很強(qiáng)的選擇性，只能氧化去除含有不飽和官能團(tuán)的有機(jī)物，如烯烴類化合物和酚類化合物等，對于較難降解的有毒有害有機(jī)污染物反應(yīng)活性低，去除率不高。因此，開發(fā)研究一種氧化能力強(qiáng)，不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物的水處理藥劑勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有化學(xué)氧化水處理藥劑(如氯、二氧化氯、過氧化氫、臭氧和高錳酸鉀)的氧化能力弱，產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物的問題，本發(fā)明提供了利用高活性中間態(tài)五價錳氧化除污染的水處理藥劑。

本發(fā)明的第一種利用高活性中間態(tài)五價錳氧化除污染的水處理藥劑，由二價錳離子、絡(luò)合劑和過硫酸鹽組成，其中二價錳離子、絡(luò)合劑和過硫酸鹽三者的摩爾比為1∶(1～50)∶(1～1000)。所述二價錳離子由氯化錳、硫酸錳和硝酸錳中的一種或者其中幾種的組合提供。

本發(fā)明的第二種利用高活性中間態(tài)五價錳氧化除污染的水處理藥劑，由高錳酸鹽、絡(luò)合劑和過硫酸鹽組成，其中高錳酸鹽、絡(luò)合劑和過硫酸鹽三者的摩爾比為1∶(1～50)∶(1～1000)。所述高錳酸鹽為高錳酸鉀和/或高錳酸鈉。

本發(fā)明的第三種利用高活性中間態(tài)五價錳氧化除污染的水處理藥劑，由二氧化錳、絡(luò)合劑和過硫酸鹽組成，其中二氧化錳、絡(luò)合劑和過硫酸鹽三者的摩爾比為1∶(1～50)∶(1～1000)。

本發(fā)明的三種利用高活性中間態(tài)五價錳氧化除污染的水處理藥劑中，過硫酸鹽為過一硫酸鹽(MHSO₅，M＝K、Na或NH₄)和/或過二硫酸鹽(A₂S₂O₈，A＝K、Na或NH₄)；絡(luò)合劑為無機(jī)絡(luò)合劑、小分子羧酸絡(luò)合劑、氨基酸絡(luò)合劑、氨羧絡(luò)合劑、大分子羧酸絡(luò)合劑或有機(jī)膦酸絡(luò)合劑。

本發(fā)明利用高活性中間態(tài)五價錳氧化除污染的水處理藥劑在絡(luò)合劑存在條件下，二價錳離子、高錳酸鹽或二氧化錳與過硫酸鹽能原位快速產(chǎn)生高活性中間態(tài)五價錳，原位產(chǎn)生的高活性中間態(tài)五價錳具有氧化能力強(qiáng)、去除水中有機(jī)污染物速度快、不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物的優(yōu)點(diǎn)。

以二價錳離子(Mn(II))、絡(luò)合劑和過一硫酸鹽(HSO₅^-)為例介紹本發(fā)明的高活性中間態(tài)五價錳的產(chǎn)生原理：首先，絡(luò)合劑(L)存在條件下，Mn(II)催化過一硫酸鹽(HSO₅^-)產(chǎn)生三價錳(Mn(III)L)和硫酸根自由基(SO₄·^-)，見反應(yīng)式(1)；然后，生成的Mn(III)L再與過一硫酸鹽(HSO₅^-)發(fā)生兩電子的氧轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成高活性中間態(tài)五價錳(Mn(V)L)和硫酸根(SO₄^2-)，見反應(yīng)式(2)。生成的Mn(V)L在氧化降解有機(jī)物的過程中能夠被還原為Mn(III)L，Mn(III)L再次催化過一硫酸鹽(HSO₅^-)生成Mn(V)L和SO₄^2-，反應(yīng)可以循環(huán)進(jìn)行。

Mn(II)+HSO₅^-+L→Mn(III)L+SO₄·^-????(1)