一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法，包括如下步骤：(1)在紫外臭氧(UV/O

A method of degradation of salicylic acid in water by ultraviolet ozone

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法
本专利技术属于高级氧化技术降解新兴污染物处理
，特别是涉及一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法，适用于给水处理厂及污水处理厂的预处理和深度处理。
技术介绍
近年来药物和个人护理品(PPCPs)在水环境中频繁检出，已经引起了人们的广泛关注。PPCPs中的医药品是广泛应用于人类或动物的疾病预防与治疗领域的一大类化学物质，具有生物毒性大、环境风险高、难生物降解等特点。国内外调查数据显示，医药品类污染物主要来自家庭、医院、工业、畜牧及药物的生产加工过程，可以经过管道渗滤、污水处理厂出水等途径排入城市体系水体，对居民的身体健康具有长期的潜在危害。常规的水处理工艺对水体中的医药品类有机污染物去除效果十分有限，这进一步加剧了水中医药品类污染物的污染问题。水杨酸(Salicylicacid，SA)为典型的抗炎类医药品，具有镇痛解热等作用，因其产量大、应用广泛，且常规的污水处理工艺针对此类药物处理效果并不显著，使得此类药物在水环境中(如中国的海河、黄河、珠江)被频繁检出，威胁水质安全。在地下水中，检测到的水杨酸的浓度范围为43ng/L～1225ng/L，平均浓度为418ng/L。在最新的研究中发现水杨酸在河水的水样中检测出的平均浓度达到70ng/L，在河流沉积物样品中检测到的平均浓度为318ng/L，以及在污水处理厂出水样品中检测到的平均浓度为30ng/L。紫外光(UV)辐照和臭氧氧化(O3)方法是国内外水处理中广泛应用的化学处理方法，二者适用于去除分子结构中含有不饱和键的难降解有机污染物。有研究结果显示，臭氧是一种有效去除水中水杨酸的处理方法。处理效果受臭氧投加量、水体酸碱度和水中天然有机物影响较大；氧化产物以羟基化产物、醛酮和羧酸为主。对含布洛芬的水样进行臭氧氧化试验，并对氧化产物及其产物毒性进行了研究，结果表明在一定的反应条件下布洛芬去除率可达99％；但毒性实验结果显示，臭氧化布洛芬等类似医药品会产生毒性较之更强的反应中间产物。为了减少毒副产物的生成，需要进一步研究产物的生成规律，控制中间产物的生成和进一步的氧化降解。UV/O3协同降解有机污染物的过程中，在UV照射下，O3进一步分解生成·OH，加速有机物的降解速率，由于臭氧化过程对降解的有机物具有选择性，而在UV/O3协同降解时可以降低系统的选择性，使得氧化有机物类型的范围扩大。实验证明，在UV/O3体系中，协同效应明显存在，矿化效果优于单独O3氧化过程并减少了毒副产物的生成。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决单独臭氧化降解水中水杨酸矿化程度低、臭氧利用率低、毒副产物生成较多的问题；采用UV/O3协同氧化法提高了臭氧利用率，减少中间产物的生成，加大矿化程度。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种UV/O3协同氧化水杨酸的方法，该方法采用半连续运行方式，持续通入臭氧的同时辅以UV照射，对体系内的水杨酸进行氧化降解，使得体系内在进行O3氧化的同时也发生羟基自由基的氧化，有效地降解体系内的有机污染物。步骤如下：(1)往反应器内加入1L水杨酸浓度为10mg/L的待处理水样；(2)通入臭氧，使其均匀分散于体系中，并控制臭氧浓度为1.5～2.0mg/L，同时采用强度为2600±1mW/m2的紫外光进行辐照；(3)反应进行25min后停止，检测出水中水杨酸浓度及总有机碳(TOC)含量。UV/O3协同氧化处理25min后体系中的水杨酸基本完全去除，去除率≥99％，矿化程度可达70％，且此时体系内的最终产物仅检测出草酸等小分子羧酸，其他羟基化产物(如2,3-DHBA、2,5-DHBA和邻苯二酚等)均被彻底氧化降解。本专利技术的效果是采用该方法提高了臭氧利用率和水杨酸降解程度，同时有效弥补了单独臭氧氧化矿化能力低、容易生成多种毒副产物等缺点。具体体现为：(1)与单独臭氧化相比，提高了体系内臭氧的利用率。单独臭氧化体系的矿化反应在反应进行30min时基本趋于稳定，此时剩余臭氧浓度逐渐增加。而UV/O3体系，当反应进行25min时水杨酸已被全部去除，但体系内的臭氧仍在消耗，有机物的降解仍在继续，表明体系内的臭氧利用率较高。(2)与单独臭氧氧化相比，矿化程度明显提高。当反应进行25min时，UV/O3联合体系中矿化程度可达到70％，而单独臭氧体系在反应30min以后矿化程度便趋于稳定，仅达到28％。(3)与单独臭氧化相比，在相同反应条件下，生成的氧化产物明显减少。在单独臭氧体系中检测出11种中间产物，而UV/O3体系中仅检测出4种氧化产物，反应进行至25min以后，草酸为检测到的唯一氧化产物，且随着反应时间的推移草酸会被继续氧化降解，最终体系内仅剩余少量草酸，其他氧化产物均被氧化降解为CO2和H2O，达到了彻底氧化降解水杨酸的目的。附图说明图1为O3和UV/O3体系中臭氧浓度的变化曲线图；图2为O3和UV/O3体系中TOC的变化曲线图。具体实施方式下面对本专利技术的UV/O3协同氧化降解水中水杨酸的方法进一步说明。在本专利技术具体实施方式中，模拟配水的水杨酸浓度小于等于10mg/L时，利用紫外光辐照和臭氧化协同作用，协同氧化处理25min，可迅速高效地降解水中的水杨酸，并对其中间产物持续降解，最终将水中水杨酸氧化降解到0.001mg/L以下。具体步骤如下：(1)在反应器内加入1L含有浓度小于等于10mg/L水杨酸模拟配水；(2)通入臭氧，控制臭氧浓度范围在1.5～2.0之间；紫外光强度为2600±1mW/m2、波长254nm；(3)反应进行25min后停止，水杨酸去除率大于99％，矿化程度达到60％以上。相同反应条件下，UV/O3协同降解水杨酸与单独臭氧氧化相比矿化程度提高了40％以上，中间产物由11种减少至4种。下面结合实例对本专利技术进一步说明：实例1：将1L水杨酸浓度为10mg/L的配水加入反应器，进行单独臭氧氧化处理，臭氧浓度范围为1.5～2.0mg/L，反应进行30min，生成中间产物11种，矿化程度仅为28％，降解不彻底。将1L水杨酸浓度为10mg/L的配水加入反应器，进行紫外光辐照和臭氧协同氧化水杨酸，反应进行25min，仅生成4种中间产物，矿化程度达到70％，矿化程度大幅提升，有效弥补了单独臭氧氧化矿化能力差的缺点。实例2：反应器中加入1L的1mg/L的水杨酸模拟配水，采用紫外波长254nm，紫外光强2600±1mW/m2持续辐照1h，反应器内水中乙酰水杨酸去除率小于1％。反应器中加入1L的1mg/L的水杨酸模拟配水，采用紫外辐照和臭氧化协同氧化法降解水中水杨酸，25分钟后，水杨酸的去除率大于99％，且反应迅速，反应进行2min即可使水杨酸去除率达90％以上。实例3：臭氧浓度范围为1.5～2.0mg/L，紫外光强为2600±1mW/m2时，对20mg/L的水杨酸配水进行氧化降解，反应体积为1L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法，其特征是：该方法采用半连续流运行方式，对水杨酸待处理水进行氧化降解，通入臭氧(O

【技术特征摘要】
1.一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法，其特征是：该方法采用半连续流运行方式，对水杨酸待处理水进行氧化降解，通入臭氧(O3)的同时进行紫外光(UV)照射，步骤如下：
(1)在紫外光臭氧(UV/O3)协同氧化反应器内加入一定体积的含有乙酰水杨酸的待处理水；
(2)室温条件下，在反应器水中通入O3的同时进行紫外光照射；
(3)紫外光臭氧共同作用20—25min后终止反应；
(4)检测水中水杨酸浓度及总有机碳(TOC)含量。


2.根据权利要求1所述的一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸的方法，其特征是：所述半连续流运行方式为待处理水样为一次性投加，并使之处于循环流动状态，臭氧为持续通入，紫外光辐照与臭氧氧化同步。


3.根据权利要求1所述的一种紫外光臭氧协同降解水中水杨酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少坡，周瑞飞，常晶，张亚雪，刘楠楠，王晨晨，李亚静，于静洁，
申请(专利权)人：天津城建大学，天津三博水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12