一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸（PESA）的方法，具体为向含有聚环氧琥珀酸的水中加入过氧化氢得混合溶液，利用10W的低压汞灯对混合溶液进行照射，使水中的聚环氧琥珀酸分解为小分子物质、水和二氧化碳，聚环氧琥珀酸的分解率高达89%。本发明专利技术方法不受混合溶液pH值的影响，操作简便，紫外光源能耗低，节约成本，分解效果好，不产生二次污染。

A Method of Decomposition of Polyepoxysuccinic Acid by Ultraviolet Photooxidation

The present invention relates to a method for the decomposition of polyepoxysuccinic acid (PESA) by ultraviolet photooxidation, in particular, adding hydrogen peroxide to water containing polyepoxysuccinic acid to obtain a mixed solution, irradiating the mixed solution with 10W low-pressure mercury lamp, so that polyepoxysuccinic acid in water can be decomposed into small molecular substances, water and carbon dioxide, and the decomposition rate of polyepoxysuccinic acid can reach 89%. The method of the invention is not affected by the pH value of the mixed solution, and has the advantages of simple operation, low energy consumption of the ultraviolet light source, cost saving, good decomposition effect and no secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法
本专利技术属于废水处理方法领域，具体涉及一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法。
技术介绍
工业循环冷却水在不断循环使用过程中，水中的矿物质含量不断增加,引起设备管道结垢，水垢不但影响系统的冷却效果，同时还给冷却管路系统造成腐蚀，导致冷却管路穿孔泄漏。因此，循环水中防垢十分重要。聚环氧琥珀酸（PESA）是一种常用的循环水阻垢剂，它是一种无磷、非氮的绿色环保型水溶性聚合物。聚环氧琥珀酸对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡和硅垢都有良好的阻垢分散性能，与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用。PESA应用范围广泛，尤其适合于高碱、高硬、高pH条件上的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。PESA可作为纳米碳酸钙分散剂使用，也可应用在造纸、油漆、油墨、涂料、日用化工等行业的加工过程中。聚环氧琥珀酸的加入，提高了碳酸钙悬浮液的流动性，改善了碳酸钙表面的性质，降低了粒子的表面能，提高了与分散介质的亲和力，有效抑制了颗粒间的团聚，从而增加了它的分散性能，使其均匀地分散在机体里。在循环冷却水中，PESA单独使用时的浓度一般为5-15mg/L。聚环氧琥珀酸在废水中的分散性较好，从废水中分离出来较困难，分解方法包括生化处理、膜分离和絮凝法等，操作复杂且成本高。聚环氧琥珀酸在废水中的分散性较好，从废水中分离出来较困难，分解方法包括生化处理、膜分离和絮凝法等，操作复杂且成本高。在现有文献中未查到有关高效快速处理废水中聚环氧琥珀酸（钠）的资料。中国专利CN104944629公开了一种处理含水溶性聚合物（聚丙烯酰胺）废水的方法，在调节pH后加入MgCl2、NaOH，形成絮状,振荡后离心达到去除的目的。此方法因需要调节pH，加入镁盐并且产生较多的氢氧化镁沉淀物，造成二次污染。近年来，高能紫外光解技术成为一种新兴的有机废水处理技术，张卿在《UV-Fenton试剂处理电镀废水中有机物的研究》中采用UV-Fenton方法处理电镀废水中的有机物，300W紫外光和Fenton试剂结合表现出良好的协同效应，水体中COD由原始的2500mg/L降为691mg/L，但此方法要添加草酸根离子和铁离子，需二次处理，方法复杂、成本较高，且清除率容易受pH值的影响。任晶在《UV/H2O2对铜绿微囊藻抑制特性及其对微囊藻毒素降解机理研究》中研究了UV/H2O2光氧化体系在含藻水处理体系的应用，表明该方法不会因为抑藻带来额外的环境风险。胡平等在《UV光降解有机砷废水》中采用175W低压汞灯分解水中的的阿散酸，结果表明，阿散酸能被高效分解，但在光照过程中受溶液pH值、腐殖酸和叔丁醇影响显著，不利于大规模应用。专利CN105129906公开了一种光催化处理丙烯酸酯废水的方法，该方法利用光催化（光源为高压汞灯或KrF紫外准分子激光器）将丙烯酸等具有不饱和双键的有机物聚合成分子量在几百万至几千万道尔顿的聚丙烯酸等大分子聚合物，聚合物本身即可形成絮状体沉淀，加入沉淀剂后，加快絮状体的沉降速率，沉淀密实，沉降性能好，易于分离。因此上述光氧化方法的分解速率大都受光源强度和溶液pH的影响，只有光源强度较高和适宜的pH下才能达到好的分解效果。目前，对聚环氧琥珀酸的处理大多采取生物降解的方法，聚氧琥珀酸能够被生物降解，但其降解率受到营养盐浓度、氮磷比例、有机污染物的浓度、时间、温度、溶解氧等因素的影响，而且由于聚氧琥珀酸的分解需要驯化期，所以在一般情况下，当分解率达到80%以上时通常需要30天左右的时间，分解速度慢、周期长，而且分解后废水通常含有可溶性的氮磷等营养物，直接排放容易造成水体富营养化。
技术实现思路
针对高能紫外光解技术中所需光源强度高，受溶液pH值影响大的问题，以及现有技术中处理聚环氧琥珀酸（PESA）废水的方法少、成本高、分解速度慢的问题，本专利技术提供了一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法。一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法，采用如下步骤：（1）向含有聚环氧琥珀酸的水溶液中加入过氧化氢得混合溶液；（2）用紫外灯照射步骤（1）中所述的混合溶液，使聚环氧琥珀酸氧化分解；所述混合溶液中聚环氧琥珀酸的浓度为5~15mg/L；所述混合溶液中过氧化氢的浓度为25~200mg/L。所述混合溶液中聚环氧琥珀酸和过氧化氢的质量比为1:2.5~20。优选地，所述紫外灯为10W低压汞灯。优选地，所述紫外灯照射时间大于8分钟。优选地，所述的紫外灯照射时间为10~15分钟。优选地，所述混合溶液中聚环氧琥珀酸的浓度为10mg/L。优选地，所述混合溶液中过氧化氢在的浓度为25~75mg/L。优选地，所述混合溶液中聚环氧琥珀酸和过氧化氢的质量比为1:2.5~7.5。优选地，所述混合溶液的pH值为3~10。有益效果：（1）对含有聚环氧琥珀酸的水溶液直接进行紫外光氧化分解，在过氧化氢存在下，不需要加入其他催化剂，分解产物为小分子物质、水和二氧化碳，方便后续的处理，分解率高达89%，方法简单，操作方便。（2）采用10W的低压汞灯，光源强度低，节约成本，且聚环氧琥珀酸分解速度较快，在常温条件下进行，溶液pH值变化对分解率无影响，避免了调节pH值带来的繁琐步骤。（3）本专利技术使用的氧化剂为过氧化氢，容易获得，无污染，且价格低廉，降低了处理成本，节能环保，不产生二次污染。附图说明图1为实施例5中pH对聚环氧琥珀酸分解率的影响；图2为实施例6中过氧化氢投加量和聚环氧琥珀酸分解率的关系；图3为实施例7中分解时间和聚环氧琥珀酸分解率的关系；图4为10g/L聚环氧琥珀酸溶液分解前的核磁共振碳谱图；图5为10g/L聚环氧琥珀酸溶液分解后的核磁共振碳谱图；图6为10g/L聚环氧琥珀酸溶液分解前的核磁共振氢谱图；图7为10g/L聚环氧琥珀酸溶液分解后的核磁共振氢谱图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中聚环氧琥珀酸的分解率计算公式为：其中CA为水溶液A中的聚环氧琥珀酸的浓度，CB为水溶液B中的聚环氧琥珀酸的浓度，测定方法为浊度法测定循环水中聚环氧琥珀酸的浓度（循环冷却水中聚合物的分析研究；梁兆燕；山东大学）。实施例1取5mL200mg/L的聚环氧琥珀酸水溶液和0.45mL33.33g/L的过氧化氢水溶液于100mL容量瓶中，定容至100mL得混合溶液，然后在紫外装置内用10W的低压汞灯照射混合溶液12分钟，利用浊度法测定分解前后水溶液中聚环氧琥珀酸的浓度，分解前测得聚环氧琥珀酸的浓度为12.36mg/L，分解后测得聚环氧琥珀酸的浓度为1.33mg/L，分解率为89.24%。实施例2取5mL200mg/L的聚环氧琥珀酸水溶液和0.15mL33.33g/L的过氧化氢水溶液于100mL容量瓶中，定容至100mL得混合溶液，然后在紫外装置内用10W的低压汞灯照射混合溶液10分钟，利用浊度法测定分解前后水溶液中聚环氧琥珀酸的浓度，分解前测得聚环氧琥珀酸的浓度为10.03mg/L，分解后测得聚环氧琥珀酸的浓度为3.26mg/L，分解率为67.50%。实施例3取5mL200mg/L的聚环氧琥珀酸水溶液和0.60mL33.33g/L的过氧化氢水溶液于100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向含有聚环氧琥珀酸的水溶液中加入过氧化氢得混合溶液；（2）用紫外灯照射步骤（1）中的混合溶液，使聚环氧琥珀酸氧化分解；所述混合溶液中聚环氧琥珀酸的浓度为5~15 mg/L；所述混合溶液中过氧化氢的浓度为25~200 mg/L；所述混合溶液中聚环氧琥珀酸和过氧化氢的质量比为1:2.5~20。

【技术特征摘要】
1.一种利用紫外光氧化分解聚环氧琥珀酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向含有聚环氧琥珀酸的水溶液中加入过氧化氢得混合溶液；（2）用紫外灯照射步骤（1）中的混合溶液，使聚环氧琥珀酸氧化分解；所述混合溶液中聚环氧琥珀酸的浓度为5~15mg/L；所述混合溶液中过氧化氢的浓度为25~200mg/L；所述混合溶液中聚环氧琥珀酸和过氧化氢的质量比为1:2.5~20。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的紫外灯为10W低压汞灯。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：高灿柱，杜淑娟，程终发，邱同同，王东海，王宁宁，
申请(专利权)人：山东大学，山东泰和水处理科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37