一种快速去除水中异丙隆的方法技术

本发明专利技术涉及一种快速去除水中异丙隆的方法，其特征在于，向水体中添加过一硫酸盐，采用UV照射水体，水体中产生强氧化性自由基，强氧化性自由基与异丙隆发生氧化反应以去除水中异丙隆。与现有技术相比，本发明专利技术异丙隆的去除率可到95％以上，操作简单、pH应用广泛，所使用的化学试剂和材料均为水处理用常规产品，其安全性、实用性较为突出。实用性较为突出。实用性较为突出。

【技术实现步骤摘要】
一种快速去除水中异丙隆的方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种快速去除水中异丙隆的方法。

技术介绍

[0002]异丙隆(Isoproturon)分子式为C
12
H
18
N2O。作为一种选择性除草剂，其广泛应用于小麦草、燕麦以及小麦宽叶杂草。异丙隆的主要特点如下：杀草谱广，即指异丙隆对大多数禾本科杂草这类单子叶杂草有良好防效，尤其是对近年来种群数量上升较快的恶性杂草早熟禾(主要为害小麦、油菜、蔬菜、果树等的恶性杂草)防效显著。而且杂草对异丙隆产生抗性的案例尚未有明确，即使该药剂在各国农业工作生产上已应用多年；这类取代脲类农药施药适期宽，异丙隆兼有土壤封闭处理和茎叶除草的效果，可施用期从小麦播种至麦苗拔节前；用药成本处在购买者易接受的区间内，价格偏低。
[0003]异丙隆被施用到土壤中，被植物根部吸收，迅速通过植物运输，并抑制光系统中叶片的二级光合作用。异丙隆用于冬小麦出苗前和出苗后控制单子叶和双子叶杂草。由于其特性，它属于最有可能在地下水和地表水中回收的农药类别，目前已有研究人员在地表水和地下水等饮用水源中检测到了这些异丙隆溶液，其含量在0.002
‑
13μg/L之间。国外的一项研究通过一种特殊的液相色谱/质谱方法检测到雨水中的0.1μg/L除草剂，最后残留的异丙隆除草剂从土壤和空气中进入水源。除草剂的使用也带来了污染泥土的风险，从而污染了水资源。异丙隆属于二类致癌物质，而且实验表明其会对白鼠等哺乳动物的内分泌系统造成损害、抑制其激素调节，并会对其肝脏产生毒性。同时其对健康的不利影响也包括增加癌症风险以及贫血、眼、肝、肾、脾、心血管系统和生殖问题。
[0004]环境中异丙隆的主要降解途径有微生物降解、光解、水解、羟基化与氧化。但异丙隆的光降解曲线表明异丙隆在水溶液中不易被UV和阳光光降解，在UV照射下水溶液中的异丙隆通过脱氮氧化、环羟基化和聚合反应等光化学过程生成产物，且通过生物降解性试验证明异丙隆不具有生物降解性。因而，未被杂草吸收的异丙隆分布在土壤、水和空气中，降解非常缓慢。以半衰期衡量，它在土壤中的持久性为22
‑
48天，在水中的持久性为145
‑
237天。主要的降解途径导致三种代谢产物的形成：单去甲基
‑
异丙隆、二去甲基
‑
异丙隆和4
‑
异丙基
‑
苯胺。而其中去甲基异丙隆不仅具有较高的土壤迁移率而且可能引起物种染色体畸变，甚至是基因突变的危险而被判定为具有较高的致癌风险，同时对大鼠有中等急性毒性。
[0005]城市污水的处理中普遍采用了活性淤泥这一微生物处理手段，但异丙隆等农药分子经过活性淤泥的处理后，90％均未被降解而直接流出，没有达到降解的目的。所以在常规水处理中，异丙隆的降解效果甚微，传统处理工艺无法有效的去除掉水中的异丙隆，难以满足排放要求，这就需要改进现有的去除降解技术，开发出快速、高效的降解方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种快速去除水中异丙隆的方法。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种快速去除水中异丙隆的方法，
其特征在于，向水体中添加过一硫酸盐(PMS)，采用UV照射水体，水体中产生强氧化性自由基，强氧化性自由基与异丙隆发生氧化反应以去除水中异丙隆。
[0008]进一步地，所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾和/或过一硫酸钠。优选地，所述的过一硫酸盐为水处理用药剂或分析纯试剂，添加浓度为40
‑
400μM。
[0009]进一步地，所述的反应在光反应器中进行。优选地，反应温度为25℃，反应时间为5min。
[0010]更进一步地，所述的UV由光反应器中的低压汞蒸汽放电灯产生，光照强度为2.43
‑
9.79mW/cm2。
[0011]优选地，所述的反应在搅拌下进行。利用搅拌器缓慢搅拌反应液，搅拌速度为110～130r/min。
[0012]优选地，向所述的水体中添加过一硫酸盐前，向水体中添加缓冲溶液和pH调节剂。
[0013]进一步优选地，所述的缓冲溶液为1M的磷酸二氢钾缓冲溶液，所述的pH调节剂为1M的NaOH或H2SO4溶液。优选地，水体中磷酸二氢钾的浓度为10mM。
[0014]优选地，所述的水体pH值为5.0
‑
9.0。
[0015]优选地，向所述的水体中添加过一硫酸盐之前，水体经过过滤预处理。优选地，所述的过滤方式为压力过滤，载气为99.99％的高纯氮，压力为0.1MPa，滤膜采用的0.45μm的醋酸纤维膜，过滤的同时进行搅拌，去除水体中悬浮物。
[0016]优选地，所述的水体中存在HCO3‑
。HCO3‑
的存在并不会影响异丙隆的降解。HCO3‑
能够有效捕获SO4·
‑
和OH
·
，反应后可以产生碳酸根自由基(CO3·
‑
)和碳酸氢根自由基(HCO3·
)。CO3·
‑
和HCO3·
与异丙隆具有一定的反应活性，对异丙隆的降解有一定的氧化作用。
[0017]PMS作为一种中等强度氧化剂，具有相对较高的还原潜力E
Hθ
(HSO5‑
/HSO4‑
)＝+1.82V。近年来的研究发现其对破坏各种环境的污染物具有良好反应性，PMS能够相当好地降解取代酚，尤其是在碱性溶液中，并导致羟基化和开环产物的产生。然而在没有活化的情况下，无论是作为AOPs底物还是在生活实际应用中，PMS的水相化学都有很大的不确定性。有研究者对PMS自分解进行了详细的动力学和产物研究，考虑到其产物1O2在其它未活化PMS系统中是一种潜在的重要活性氧化剂，且1O2会被水迅速淬灭。所以PMS与有机化合物的反应性仍然存在问题：即pH值、离子强度、电解质组成对溶液组成的影响。
[0018]UV照射已广泛应用于水和废水处理以灭活病原体，所用UV辐射的波长范围为1nm至380nm。254nm的低压UV和200
‑
400nm的中压UV是应用最广泛的消毒方法。UV可以通过光吸收导致的光解不稳定化合物的直接光解，或通过使用氧化剂的间接光解来降解有机化合物。UV降解生物的原理是辐射通过穿透细胞内的UV透明结构使细菌细胞失活，导致不同程度的DNA损伤。因此UV消毒的一个显著优势是它作为广谱抗菌剂的行为。而缺点也显而易见，UV光解污染物的过程是缓慢的，反应时间长会收到光反应器的设计参数的影响。因此，需要大型光反应器来实现每年几百立方米废水的总矿化。且中间体和最终产物的释放可能会改变溶液的酸碱度，从而影响光解过程。
[0019]本专利技术将紫外和过一硫酸盐进行组合，利用紫外线照射过一硫酸盐产生羟基自由基(
·
OH)和硫酸根自由基(SO4·
‑
)进行高级氧化。本专利技术方法适用于较宽的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速去除水中异丙隆的方法，其特征在于，向水体中添加过一硫酸盐，采用UV照射水体，水体中产生强氧化性自由基，强氧化性自由基与异丙隆发生氧化反应以去除水中异丙隆。2.根据权利要求1所述的快速去除水中异丙隆的方法，其特征在于，所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾和/或过一硫酸钠。3.根据权利要求1所述的快速去除水中异丙隆的方法，其特征在于，所述的反应在光反应器中进行。4.根据权利要求3所述的快速去除水中异丙隆的方法，其特征在于，所述的UV由光反应器中的低压汞蒸汽放电灯产生，光照强度为2.43
‑
9.79mW/cm2。5.根据权利要求1所述的快速去除水中异丙隆的方法，其特征在于，所述的反应在搅拌下进行。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖璠，胡晓钧，田富箱，陈晨，张致远，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：