单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法技术

本发明专利技术涉及一种单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，该方法如下：在废水中溶入氧气、单质铜和多聚磷酸盐组成氧化反应体系，并调节水体pH为3‑9；水体溶解氧浓度在1‑10mg/L，多聚磷酸盐在水体中浓度为0.5‑20g/L。本发明专利技术方法操作简单，应用范围广，仅需将单质铜和多聚磷酸盐投入到废水中通过搅拌或曝气的方式充氧即可，能够实现多种有机污染物的降解。

Removal of refractory organic compounds from water by activated oxygen with copper and polyphosphate

The invention relates to a method for removing refractory organic matter from water by activating oxygen with copper and polyphosphate. The method is as follows: dissolved oxygen, copper and polyphosphate in wastewater form an oxidation reaction system, and adjust the pH of water body to 3 9; dissolved oxygen concentration in water body to 1 10 mg/L and polyphosphate concentration to 0.5 20 g/L. The method of the invention has simple operation and wide application scope, and can realize the degradation of various organic pollutants by only putting copper and polyphosphate into wastewater and aerating it through stirring or aeration.

【技术实现步骤摘要】
单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法
：本专利技术涉及水处理
,具体涉及一种由单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法。
技术介绍
：随着工业、农业等方面的发展，越来越多的难降解有机污染物排放到水体中，它们具有很强的稳定性和致癌、致畸、致突变作用，严重危害了人体健康。氧气是一种绿色环保、容易获取的氧化剂，通过活化氧气产生羟基自由基来降解有机污染物引起了国内外学者的广泛兴趣。目前，常用于活化氧气的单质金属包括零价铁(ZVI)、零价锌(ZnZ)、零价铝(ZVAl)等，虽然它们对氧气具有较强的活化能力，但其化学性质非常活泼，被氧气氧化后表面极易形成钝化层，因此利用率不高，作用时间短。铜作为自然界中较为常见的过渡金属元素，其性质与铁类似，但活性较上述金属元素略低，反应较为温和，因此其在反应过程中的持续时间更长、利用率更高。近年来，一些研究表明，Cu+可以活化氧气产生羟基自由基，但Cu+在自然条件下并不能稳定存在，因此需要一定方法产生足量Cu+参与反应。例如，张静等人通过向水中投加还原药剂，将Cu2+还原为Cu+；樊金红等人通过Fe2+和CuO复合药剂产生Cu+。上述方法虽然有效，但反应较为繁琐、药剂利用率有待进一步提高。零价铜廉价易得，也可以作为Cu+的来源，但相关研究报道较少，更未见中性条件下利用单质铜活化氧气去除水中难降解有机物的报道。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是提供一种利用单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，该方法操作简单，搅拌即可发生反应，不仅能在酸性条件下进行,而且在中性条件下也有很好的应用效果。为了解决上述技术问题，本专利技术的单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法如下：在废水中溶入氧气、单质铜和多聚磷酸盐组成氧化反应体系，并调节水体pH为3-9；水体溶解氧浓度在1-10mg/L，多聚磷酸盐在水体中浓度为0.5-20g/L。所述的单质铜在水体中浓度优选为0.5-10g/L。进一步，本专利技术采用搅拌方式使空气中的氧气溶入水体。本专利技术还可以采用将空气或氧气通入废水的方式使氧气溶入水体。所述的单质铜可以为铜粉、铜粒、铜块或含有单质铜的物质。所述的单质铜粒径优选小于100nm。所述的多聚磷酸盐为三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐。所述的多聚磷酸盐优选三聚磷酸盐。本专利技术采用硫酸、盐酸、氢氧化钠调节水体pH为3-9。所述的水体pH优选为5。本专利技术方法操作简单，应用范围广，仅需将单质铜(铜粉、铜粒、铜块等含铜物质)和多聚磷酸盐(三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐等)投入到废水中通过搅拌或曝气的方式充氧即可，水体pH调节为3-9。在有氧环境中，单质铜可以与氧气反应直接产生H2O2，并释放Cu+；同时Cu+也可以与O2反应生成H2O2。两种途径产生的H2O2与Cu+构成高级氧化体系，产生大量·OH氧化降解水中有机污染物。此外，多聚磷酸盐的加入可以促进单质铜活化氧气产生羟基自由基，有效提高自由基的产量，因此可促进硝基酚、氯代酚、多环芳烃、偶氮染料等污染物的降解，反应在较广泛pH范围内均可发生，适用范围广。本专利技术的优势在于：(1)利用氧气作为氧化剂，利用单质铜(铜粉、铜粒、铜块等含铜物质)和多聚磷酸盐构建氧化反应体系，产生无选择性、氧化能力强的·OH，实现了对难降解有机污染物的有效去除。(2)操作简单，搅拌即可发生反应。所需铜和多聚磷酸盐廉价易得，且多聚磷酸盐作为常见的食品添加剂，无毒害作用，环境友好。(3)本专利技术适用的pH值范围为3-9，不仅能在酸性条件下进行,而且在中性条件下也有很好的应用效果，适用范围广。(4)反应过程中产生的Cu2+可以通过后续常规的絮凝方法进行去除,使出水达到排放标准。附图说明图1为本专利技术方法与其它不同体系对对硝基酚的降解效果图。图2为在不同多聚磷酸盐条件下本专利技术方法对对硝基酚的降解效果图。图3为在不同初始pH值的条件下本专利技术方法对对硝基酚的降解效果对比图。图4为本专利技术方法对不同难降解有机污染物的降解效果图。图5为在不同铜粉粒径条件下本专利技术方法对对硝基酚的降解效果图。图6为本专利技术方法在不同配体条件下对对硝基酚的降解效果图。具体实施方式以下通过附图和实施例对本专利技术作进一步的具体描述。本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，此处所描写的具体实施例仅用于解释本专利技术,并不限定于本专利技术。本专利技术利用单质铜与多聚磷酸盐活化氧气去除水中难降解有机污染物，实施方法按以下步骤进行：1.向反应器中投加一定量的有机污染物，配置成初始浓度为20mg/l的有机污染物溶液200ml；2.将反应器置于搅拌器上，启动搅拌器，向溶液中投加一定量的单质铜和多聚磷酸盐，使其均匀分散；3.通过向溶液中投加盐酸或氢氧化钠调整溶液的初始pH；4.取0.5ml溶液作为样品测定其初始浓度；5.向溶液中连续通入空气，使溶液中溶解氧浓度保持在1-10mg/L；6.向溶液中投入0.8g/L单质铜，反应开始。需要说明的是：本专利技术中投加单质铜和多聚磷酸盐的时间顺序通入空气(或氧气)的时间顺序不受限制，只要在多聚磷酸盐加入后投加盐酸或氢氧化钠调整水体的初始pH即可。另外，单质铜和多聚磷酸盐在水体中浓度没有严格的限制，通过实验发现单质铜与污染物在水体中摩尔比为大于1:5时，污染物可被有效降解，一般单质铜在水体中浓度优选为0.5-10g/L，多聚磷酸盐在水体中浓度介于0.5-20g/L时，可有效促进有机物降解。实施例1：本专利技术方法和其它不同体系对对硝基酚的降解效果本实施例中，固定有机污染物为对硝基酚，配体为三聚磷酸钠，投加量为0.92g，单质铜为100nm粒径的铜粉，水体pH值为5，分别研究几种不同体系下对硝基酚的降解，分别在5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、120min取0.5ml水样测定污染物浓度，降解效果如图1所示，只有在铜、三聚磷酸钠、氧气共存的体系中，对硝基酚被有效降解，其他体系均无降解效果。实施例2：不同多聚磷酸盐对本专利技术方法降解对硝基酚的影响本实施例中，固定有机污染物为对硝基酚，投加量为0.92g，单质铜为100nm粒径的铜粉，水体pH值为5，分别投加0.92g三聚磷酸钠、1.53g六偏磷酸钠、0.67g焦磷酸钠作为配体，反应过程中分别在5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、120min取0.5ml水样测定污染物浓度，降解效果如图2所示，不同多聚磷酸盐配体均能有效促进单质铜活化氧气降解对硝基苯酚。实施例3：溶液初始pH值对本专利技术方法降解对硝基酚的影响本实施例中，固定有机污染物为对硝基酚，配体为三聚磷酸钠，投加量为0.92g，单质铜为100nm粒径的铜粉，分别调节水样的初始pH值至3、5、7、9、11，反应过程中分别在5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、120min取0.5ml水样测定污染物浓度，降解效果如图3所示，酸性条件和中性条件下降解效果良好，pH＝5时降解效果最好。实施例4：本专利技术方法对不同有机污染物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，其特征在于该方法如下：在废水中溶入氧气、单质铜和多聚磷酸盐组成氧化反应体系，并调节水体pH为3‑9；水体溶解氧浓度在1‑10mg/L，多聚磷酸盐在水体中浓度为0.5‑20g/L。

【技术特征摘要】
1.一种单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，其特征在于该方法如下：在废水中溶入氧气、单质铜和多聚磷酸盐组成氧化反应体系，并调节水体pH为3-9；水体溶解氧浓度在1-10mg/L，多聚磷酸盐在水体中浓度为0.5-20g/L。2.根据权利要求1所述的单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，其特征在于所述的单质铜在水体中浓度为0.5-10g/L。3.根据权利要求1所述的单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，其特征在于采用搅拌方式使空气中的氧气溶入水体。4.根据权利要求1所述的单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机物的方法，其特征在于采用将空气或氧气通入废水的方式使氧气溶入水体。5.根据权利要求1所述的单质铜和多聚磷酸盐活化氧去除水中难降解有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦传玉，张成武，宣丽爽，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22