一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法技术

本发明专利技术涉及一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法，具体包括，向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，搅拌，紫外光照射，产生还原性自由基，发生还原反应去除水中溴酸盐。本发明专利技术的方法利用紫外光照射还原剂，产生还原性自由基，发生氧化还原反应，达到去除溴酸盐的目的，其还原剂为价格较低的常规还原剂，溴酸盐去除效率可达99％以上，且最终产物为溴离子，未引入其他有毒有害物质，操作简单，条件温和且易于控制，实现了经济高效、无二次污染、条件温和且水质适应能力强的去除水中溴酸盐的目的，实际意义重大前景广阔。

A method of homogeneous photocatalytic removal of bromate in water

The present invention relates to a homogeneous photocatalysis method for removing bromate in water, which includes adding reductant to the bromate containing water, stirring, ultraviolet irradiation, producing reduced free radical, reducing reaction to remove bromate in water. The method of the invention by UV irradiation of reductant, produces reductive radicals, redox reaction, removal of bromate, the reducing agent for conventional reducing agent of lower prices, bromate removal efficiency can reach above 99%, and the final product is bromide ions, without introducing other toxic and harmful substances, simple operation under mild conditions, and easy to control, to achieve the economic efficiency, no two pollution, mild conditions and water quality adaptation of bromate removal capability of the purpose, significance and broad prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法
本专利技术属于水处理
，涉及含溴酸盐废水的处理利用，具体涉及一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法。
技术介绍
水污染导致的饮用水安全性问题严重威胁着人们的身体健康，提高净水效能的同时控制副产物已成为净水工艺的核心任务。臭氧-活性炭工艺因其公认的优势，作为主流深度处理工艺已在许多发达国家得到推广，并开始在我国采用，在臭氧-活性炭工艺中，臭氧分子可直接氧化溴离子生成溴酸盐，也可以通过羟基自由基及臭氧联合作用将溴离子氧化成溴酸盐，最终带来的严重后果是溴酸盐的超标问题，对饮用水安全性造成了严重的负面影响。溴酸盐被国际癌症研究机构定为2B级(较高致癌可能性)的潜在致癌物，动物试验确认其有致癌性，微生物试验发现其有致突变性。美国国家环境保护局(EPA)的研究表明：饮用水中溴酸盐的含量为μg/L级都会有一定的致癌作用，摄入3μg/L的溴酸盐的致癌风险率为10-5；摄入5μg/L的溴酸盐的致癌风险率为10-4。世界卫生组织(WHO)建议控制饮用水中溴酸盐最大含量为25μg/L；美国EPA在第一阶段饮用水控制法案中规定饮用水中溴酸盐的最大容许质量浓度为10μg/L，并将过渡到更为严格的标准；我国建设部2005年2月发布的《城市供水水质标准》中给出了10μg/L的溴酸盐最高允许浓度；2007年7月1日开始在全国范围内实施的新《生活饮用水卫生标准》中也规定在使用臭氧时，溴酸盐的最大限制为10μg/L。关于溴酸盐的控制及去除，国内外已经开展了不少研究，主要包括：溴离子去除、溴酸盐生成途径控制及溴酸盐去除。通过水处理工艺的优化、溴离子去除等途径可以一定程度上控制溴酸盐的生成量，但要完全避免溴酸盐的生成是不现实的。因此，溴酸盐的去除技术得到了更多关注。国内外学者也做了许多研究，主要包括：活性炭吸附还原法、亚铁离子及零价铁还原法、氢氧化物吸附还原法、催化加氢法、紫外线照射法、光电催化法、离子交换法、生物降解法等。但研究发现，在去除水中溴酸盐时，活性炭吸附能力有限、亚铁离子及零价铁稳定性差、紫外线照射剂量大、生物降解存在二次污染、UV/TiO2催化去除受污染物在催化剂表面的吸附能力影响，并且需考虑TiO2的分离。综上所述，开发一种经济高效、无二次污染、条件温和且水质适应能力强的去除水中溴酸盐的方法，是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法，向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，搅拌，紫外光照射，产生还原性自由基，发生还原反应去除水中溴酸盐。在上述技术方案中，所述均相光催化去除水中溴酸盐的方法，包括以下步骤：S1、向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，控制还原剂与溴酸盐的摩尔比为8-50：1；S2、将步骤S1中的混合体系置于惰性石英反应器中，搅拌，采用紫外光照射并开始计时，到预设的反应时间停止照射，并取样；S3、对步骤S2中的取样进行过滤后，采用离子色谱仪测定溴离子浓度，计算溴酸盐的去除率。优选地，在上述技术方案中，步骤S2还包括，在取样前，加入过氧化氢，阻止过量还原剂与溴酸盐反应。进一步优选地，在上述技术方案中，步骤S2中，在惰性石英反应器外添加恒温冷却水槽，控制混合体系温度为24.5-25.5℃。进一步优选地，在上述技术方案中，步骤S2中，还包括在紫外光照射前，对紫外光源进行预热处理，处理时间为15-25min。优选地，在上述技术方案中，步骤S3中，在测定溴离子浓度前，采用0.22μm的微孔滤膜对取样进行过滤。在上述技术方案中，所述还原剂为亚硫酸盐、连二亚硫酸盐或亚铁盐中的一种。优选地，在上述技术方案中，所述还原剂为亚硫酸盐，步骤S1中，所述亚硫酸盐与溴酸盐的摩尔比为8-12：1；步骤S2中，所述紫外光源为低压紫外灯，紫外光强度为6.0mW/cm2，紫外光波长为254nm，所述紫外光照射的反应时间为60-150min。优选地，在上述技术方案中，所述还原剂为连二亚硫酸盐，步骤S1中，所述连二亚硫酸盐与溴酸盐的摩尔比为12-18：1；步骤S2中，所述紫外光源为中压紫外灯，紫外光强度为4.3mW/cm2，紫外光波长为200-400nm，所述紫外光照射的反应时间为20-50min。优选地，在上述技术方案中，所述还原剂为亚铁盐，步骤S1中，所述亚铁盐与溴酸盐的摩尔比为35-45：1；步骤S2中，所述紫外光源为中压紫外灯，紫外光强度为6.0mW/cm2，紫外光波长为254nm，所述紫外光照射的反应时间为75-150min。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的方法利用紫外光照射还原剂，产生还原性自由基，与溴酸盐发生氧化还原反应，达到去除溴酸盐的目的，此外，所需还原剂为价格较低的水处理用常规还原剂，且溴酸盐去除效率可达99％以上，从而实现了经济高效去除水中溴酸盐的目的，理论和实际意义重大；(2)本专利技术的方法去除溴酸盐后的最终产物为溴离子，未引入其他有毒有害物质，安全性好，此外，其操作简单，条件温和且易于控制，在室温条件下便可处理，水质适用性强，具有很强的可行性和可操作性，实际意义重大前景广阔；(3)本专利技术去除溴酸盐的方法具有与紫外消毒联用等优势，可广泛应用在水处理领域。附图说明图1为本专利技术实施例去除水中溴酸盐的实验装置结构示意图；图2为本专利技术实施例1中亚硫酸盐-低压紫外体系在不同亚硫酸盐初始浓度下对溴酸盐的去除效果曲线图；图3为本专利技术实施例2中亚硫酸盐-低压紫外体系在不同pH值下对溴酸盐的去除效果曲线图；图4为本专利技术实施例1和2中亚硫酸盐-低压紫外体系去除溴酸盐过程中的反应原理图；图5为本专利技术实施例3中连二亚硫酸盐-中压紫外体系在不同连二亚硫酸盐初始浓度下对溴酸盐的去除效果曲线图；图6为本专利技术实施例4中连二亚硫酸盐-中压紫外体系在不同pH值下对溴酸盐的去除效果曲线图；图7为本专利技术实施例3和4中连二亚硫酸盐-中压紫外体系去除溴酸盐过程中的反应原理图；图8为本专利技术实施例5中亚铁盐-低压紫外体系在不同亚铁盐初始浓度下对溴酸盐的去除效果曲线图；图9为本专利技术实施例6中亚铁盐-低压紫外体系在不同pH值下对溴酸盐的去除效果曲线图；图10为本专利技术实施例5和6中亚铁盐-低压紫外体系去除溴酸盐过程中的反应原理图；图中：旋转按钮1，温度显示屏2，磁力搅拌按钮3，底座4，冷却石英井5，紫外灯6，电源连接线7，冷却水进水管8，冷却水出水管9，石英管反应器10，保护装置11，反应器12。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本专利技术，并不用来限制本专利技术的保护范围。在本专利技术实施例中，构建如图1所示的去除水中溴酸盐的实验装置，如图1所示，本专利技术的实验装置包括旋转按钮1，温度显示屏2，磁力搅拌按钮3，底座4，冷却石英井5，紫外灯6，电源连接线7，冷却水进水管8，冷却水出水管9，石英管反应器10，保护装置11，反应器12。石英管反应器10设置于反应器12中，紫外灯6置于冷却石英井5内，石英管反应器10均匀布置于紫外灯6周围。紫外灯6通过电源连接线7与电源相连接；旋转按钮1可控制反应器12绕石英井5的旋转速度，温度显示屏2实时显示石英管内的反应温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法，其特征在于，向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，混合，紫外光照射，产生还原性自由基，发生还原反应去除水中溴酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法，其特征在于，向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，混合，紫外光照射，产生还原性自由基，发生还原反应去除水中溴酸盐。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，控制还原剂与溴酸盐的摩尔比为8-50：1；S2、将步骤S1中的混合体系置于惰性石英反应器中，搅拌，采用紫外光照射并开始计时，到预设的反应时间停止照射，并取样；S3、对步骤S2中的取样进行过滤后，采用离子色谱仪测定溴离子浓度，计算溴酸盐的去除率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2还包括，在取样前，加入过氧化氢，阻止过量还原剂与溴酸盐反应。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，在惰性石英反应器外添加恒温冷却水槽，控制混合体系温度为24.5-25.5℃。5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，还包括在紫外光照射前，对紫外光源进行预热处理，处理时间为15-25min。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3中，在测定溴离子浓度前...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，张志斌，史义雄，王松林，蒋金辉，刘志然，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42