CN106830280A - 一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法 - Google Patents
一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种利用过硫酸盐原位控制游泳池中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，它涉及水处理方法。本发明解决了游泳池水液氯消毒过程中易形成非稳定性卤代消毒副产物的问题。本发明的水处理方法：在游泳池水中投加液氯进行消毒处理时，同时投加过硫酸盐溶液，保持搅拌，利用过硫酸盐的亲核水解作用对非稳定性卤代消毒副产物进行分解脱毒，即完成。本发明具有以下优点：过硫酸盐具有极强的亲核能力，能够快速分解非稳定性卤代消毒副产物，且不消耗液氯，可以与液氯共存，实现游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的原位高效转化脱毒；过硫酸盐已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录，能够在游泳池水处理中进行应用；操作简单方便、处理成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理方法，具体涉及一种控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法。
背景技术
游泳池水中包括个人护理用品的化学成分、人体的代谢物(汗液、尿液、皮屑、头发等)等各种各样有机物。液氯作为广谱杀菌消毒剂，能够作用于细菌表面并穿透细胞膜进入菌体内，使菌体蛋白氧化导致细菌死亡，并且具有余氯的持续消毒作用，被广泛用于游泳池水消毒，但易产生卤代消毒副产物，尤其一些非稳定性卤代消毒副产物，如：卤代醌(HBQs)、卤乙腈(HANs)、卤代乙酰胺(HAcAms)等，这些新发现且还未被纳入国家相应管理规定的消毒副产物对人体所产生的危害远大于三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)等已被纳入规定的消毒副产物，虽然其平均浓度约为三卤甲烷的几分之一到几十分之一，但它们的慢性细胞毒性和急性遗传毒性是三卤甲烷的数百至数千倍，造成游泳池水的水质安全，对皮肤、眼睛以及呼吸系统产生危害。
游泳池水中消毒副产物的控制方法主要有控制前体物的进入和对已形成的副产物进行氧化去除。专利CN101475245A公开了一种游泳池水质消毒方法，利用过硫酸盐或单过硫酸氢盐经过钴离子催化方式产生的硫酸自由基杀灭游泳池水中的细菌和藻类生物，同时降解人体排泄的尿素和氨类废物。文献“一种新型过氧化物消毒剂在游泳池水消毒中的应用”利用单过硫酸氢钾溶于水后产生新生态氧、活性氧自由基(过氧化氢自由基、羟基自由基等)对游泳池水进行消毒处理。
非稳定性卤代消毒副产物(如：卤代醌、卤乙腈、卤代乙酰胺)具有分子中与卤素相连的碳原子易受到亲核试剂进攻的特点，易发生亲核水解进行脱毒。利用亲核水解特性对液氯消毒过程中产生的卤代消毒副产物进行控制，常见的亲核试剂有甲醇、过氧化氢等，但由于这些亲核试剂易造成水体的二次污染或液氯的大量消耗，因而难以进行应用。
目前还没有利用有机物的亲核水解特性进行原位控制卤代消毒副产物的研究报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，解决游泳池水液氯消毒过程中易形成非稳定性卤代消毒副产物的问题。
本发明的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法是通过以下步骤实现的：在游泳池水中投加液氯进行消毒处理时，同时投加过硫酸盐溶液，保持搅拌状态，即完成所述利用过硫酸盐原位控制游泳池水中卤代消毒副产物的水处理方法，其中，过硫酸盐的浓度为0.5～100mg/L。
本发明的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法中所述过硫酸盐为过一硫酸盐、过二硫酸盐中的一种或两种按任意比混合的混合物，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物。
本发明的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法中所述过硫酸盐由过硫酸盐和碱的复合盐代替，其中过硫酸盐和碱的摩尔比为1:1～10，碱的加入能调节水处理体系的pH值在6～9，有利于过硫酸盐电离；其中，过硫酸盐为过一硫酸盐和/或过二硫酸盐，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或其中几种按任意比混合的混合物；过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物。
本发明一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法的原理：液氯对游泳池水进行消毒处理时，会与水中存在的大量个人护理用品的化学成分和人体的代谢物(汗液、尿液)等各种各样有机物发生反应形成非稳定性卤代消毒副产物(如：卤代醌、卤乙腈、卤代乙酰胺)，非稳定性卤代消毒副产物分子中与卤素相连的碳原子易受到亲核试剂过硫酸盐的进攻，能够快速发生亲核水解、脱毒，实现非稳定性卤代消毒副产物的原位控制。也就是说，非稳定性卤代消毒副产物一经形成就会快速与水中存在的过硫酸盐发生亲核水解作用被分解脱毒。
本发明的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法具有以下优点：(1)过硫酸盐已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录，能够在游泳池水处理中进行应用；(2)过硫酸盐具有极强的亲核能力，能够快速分解非稳定性卤代消毒副产物；(3)过硫酸盐不消耗液氯，能够与液氯共存；(4)可以实现非稳定性卤代消毒副产物的原位高效转化脱毒。(5)操作简单方便、不需要额外增加设备、处理成本低。
附图说明
图1是实施例中利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的去除效果图；其中，□表示液氯消毒过程中形成的氯代醌，○表示液氯消毒过程中形成的氯代乙腈，△表示液氯消毒过程中形成的氯代乙酰胺。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式为一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其是通过以下步骤实现的：在游泳池水中投加液氯进行消毒处理时，同时投加过硫酸盐溶液，保持搅拌状态，即完成所述利用过硫酸盐原位控制游泳池水中卤代消毒副产物的水处理方法，其中，过硫酸盐的浓度为0.5～100mg/L。
本发明一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法的原理：液氯对游泳池水进行消毒处理时，会与水中存在的大量个人护理用品的化学成分和人体的代谢物(汗液、尿液)等各种各样有机物发生反应形成非稳定性卤代消毒副产物(如：卤代醌、卤乙腈、卤代乙酰胺)，非稳定性卤代消毒副产物分子中与卤素相连的碳原子易受到亲核试剂过硫酸盐的进攻，能够快速发生亲核水解、脱毒，实现非稳定性卤代消毒副产物的原位控制。也就是说，非稳定性卤代消毒副产物一经形成就会快速与水中存在的过硫酸盐发生亲核水解作用被分解脱毒。
本发明的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法具有以下优点：(1)过硫酸盐已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录，能够在游泳池水处理中进行应用；(2)过硫酸盐具有极强的亲核能力，能够快速分解非稳定性卤代消毒副产物；(3)过硫酸盐不消耗液氯，能够与液氯共存；(4)可以实现非稳定性卤代消毒副产物的原位高效转化脱毒。(5)操作简单方便、不需要额外增加设备、处理成本低。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为1～90mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为2～80mg/L。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为3～70mg/L。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为4～60mg/L。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为5～50mg/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为10～40mg/L。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为15～30mg/L。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述的待处理水中的过硫酸盐浓度为20mg/L。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：过硫酸盐为过一硫酸盐和/或过二硫酸盐。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
本实施方式中过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐的混合物时，两者以任意比混合。其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是过硫酸盐为过一硫酸盐，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
本实施方式中过一硫酸盐为混合物时，以任意比混合。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是过硫酸盐为过二硫酸盐，其中过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。
本实施方式中过二硫酸盐为混合物时，以任意比混合。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至十二之一相同。
本实施方式中过一硫酸盐和过二硫酸盐间以任意比混合，过一硫酸盐为混合物时，以任意比混合，过二硫酸盐为混合物时，以任意比混合。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三不同的是过硫酸盐由过硫酸盐和碱的复合盐代替，其中过硫酸盐和碱的摩尔比为1:1～10，其中，过硫酸盐为过一硫酸盐和/或过二硫酸盐，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳碳酸氢钾中的一种或其中几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
本实施方式中过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐时，以任意比混合。碱为其中几种的混合物时，以任意比混合。
本实施方式中碱的加入能调节水处理体系的pH值在6～9，有利于过硫酸盐电离，使得诱发卤代消毒副产物分解能力增强。
本实施方式中过硫酸盐和碱的摩尔比优选为1:3～8，最佳的是1:5。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四不同的是过硫酸盐由过一硫酸盐和碱的复合盐代替，其中过一硫酸盐和碱的摩尔比为1:1～10，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸氨中的一种或几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至十四之一相同。
本实施方式中过一硫酸盐为其中几种的混合物时，以任意比混合。
本实施方式中过一硫酸盐和碱的摩尔比优选为1:3～8，最佳的是1:5。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五不同的是过硫酸盐由过二硫酸盐和碱的复合盐代替，其中过硫酸盐和碱的摩尔比为1:1～10，其中过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸氨中的一种或几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至十五之一相同。
本实施方式中过二硫酸盐为混合物时，以任意比混合。
本实施方式中过二硫酸盐和碱的摩尔比优选为1:3～8，最佳的是1:5。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六不同的是过硫酸盐由过一硫酸盐、过二硫酸盐和碱的复合盐代替，其中过一硫酸盐和过二硫酸盐总摩尔量与碱的摩尔量比值为1:1～10，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸氨中的一种或几种的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠和过二硫酸氨中的一种或几种的混合物。
本实施方式中过一硫酸盐为其中几种的混合物时，以任意比混合。本实施方式中过二硫酸盐为混合物时，以任意比混合。
本实施方式中过一硫酸盐和过二硫酸盐总摩尔量与碱的摩尔量比值优选为1:3～8，最佳的是1:5。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
本实施例的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其是通过以下步骤实现的：在游泳池水中投加液氯进行消毒处理时，同时投加过一硫酸钾溶液，保持搅拌，即完成所述利用过硫酸盐原位控制压舱水中卤代消毒副产物的水处理方法，其中，过一硫酸钾浓度为20mg/L。
本实施例的利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的效果见图1。由图1可知，在液氯消毒过程中，随着反应时间的进行氯代醌(□)、氯代乙腈(○)、氯代乙酰胺(△)逐渐生成，反应60min时，氯代醌的浓度达到3.3μg/L、卤乙腈的累积浓度达到2.1μg/L、卤代乙酰胺的累积浓度达到3μg/L；利用本实施例的方式在液氯消毒的过程中同时投加过一硫酸钾溶液，几乎检测不到氯代醌、氯代乙腈、氯代乙酰胺的生成。
由此可见，本实施例的利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法具有比较突出的优势。
Claims (10)
1.一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法是通过以下步骤实现的：在游泳池水中投加液氯进行消毒处理时，同时投加过硫酸盐溶液，保持搅拌状态，即完成所述利用过硫酸盐原位控制游泳池水中卤代消毒副产物的水处理方法，其中，过硫酸盐的浓度为0.5～100mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐为过一硫酸盐、过二硫酸盐中的一种或两种按任意比混合的混合物，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种按任意比混合的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐浓度为1～90mg/L。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐浓度为2～80mg/L。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐浓度为5～50mg/L。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐浓度为10～40mg/L。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐浓度为20～30mg/L。
8.根据权利要求1或2所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法是通过以下步骤实现的：在游泳池水中投加液氯进行消毒处理时，同时投加过硫酸盐和碱的混合溶液，保持搅拌状态，即完成所述利用过硫酸盐原位控制游泳池水中卤代消毒副产物的水处理方法，其中，过硫酸盐和碱的摩尔比为1:1～10，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳碳酸氢钾中的一种或其中几种按任意比混合的混合物。
9.根据权利要求8所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，特征在于过硫酸盐为过一硫酸盐、过二硫酸盐中的一种或两种按任意比混合的混合物，其中过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠中的一种或两种的混合物，过二硫酸盐为过二硫酸钾、过二硫酸钠中的一种或两种的混合物。
10.根据权利要求8所述的一种利用过硫酸盐原位控制游泳池水中非稳定性卤代消毒副产物的水处理方法，其特征在于过硫酸盐和碱的摩尔比为1:3～8。
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