一種零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽的水處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水體污染處理技術領域。更具體地，涉及一種零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽的水處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著工農業水平的迅速發展及人民生活水平的不斷提高，豐富多樣的人造化學品在日常生活中發揮著越來越重要的作用。但這些化學品在給人們生活帶來便利的同時，也隨著工業廢水和生活污水源源不斷的排入水體中，成為環境中的新興污染物。這類污染物，如:藥物與個人護理品(PPCPS)、持久性有機污染物(POPs)、農藥和石油類有機污染物等，
上述這些有毒有害的污染物在水體中的存在濃度很低，但穩定性強，傳統水處理工藝對其去除效果不佳，這對水生生態環境和人類飲用水安全造成了巨大的威脅。因此，在水質受到有機污染的威脅下，研究新型的可以有效去除水中微量難降解有機物的工藝和技術，對提高水質安全和推進我國的生態文明建設具有重要的戰略意義。
[0003]綜上所示，有必要研發一種有效、經濟、可行地去除水中微污染物的技術，且這種技術可適用于飲用水處理、污水深度處理、再生水處理、工業水處理以及地下水修復等。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是克服上述現有水體污染處理技術的缺陷和不足，提供一種有效、經濟、可行地去除水中微污染物的技術，即利用零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽去除水中微污染物的技術，該技術可以快速地去除水中的藥物與個人護理品(PPCPs)、藻毒素、農藥、石油類有機污染物以及多種難降解有機物等，可適用于飲用水處理、污水深度處理、再生水處理、工業水處理以及地下水處理等，能夠很好的解決目前飲用水、污水、工業廢水、地表水、地下水中水中經常檢出的多種有毒有害的微污染物的問題。
[0005]本發明的目的是提供一種零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽的水處理方法，并且可以實際應用于水處理中。
[0006]本發明上述目的通過以下技術方案實現:
一種零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽的水處理方法，是利用零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽，從而去除水中微污染物的技術。具體地，是向含有微污染物的水中投加零價鐵-鎳雙金屬，再加入過硫酸鹽，充分混合，即完成過硫酸鹽的活化和水中微污染物的去除。
[0007]作為一種可實施的優選方案，上述投加零價鐵-鎳雙金屬的方式為:先制備出零價鐵-鎳雙金屬，再將零價鐵-鎳雙金屬投加到水中；所述零價鐵-鎳雙金屬的制備方法為:將零價鐵粉末加入到鎳鹽溶液(含有二價鎳的溶液)中，或將鎳鹽溶液加入零價鐵中，發生快速置換反應生成金屬鎳單質，并附著在鐵的表面，形成鐵-鎳雙金屬。
[0008]或者，上述投加零價鐵-鎳雙金屬的方式為:直接向水中加入零價鐵粉末和鎳鹽，鎳離子與零價鐵表面快速反應，原位生成零價鐵-鎳雙金屬。
[0009]另外，當受污染的水中含有鎳離子時，所述投加零價鐵-鎳雙金屬的方式為:只向水中加入零價鐵粉末即可，零價鐵與水中存在的鎳離子快速反應，原位生成零價鐵-鎳雙金屬。
[0010]具體實際操作中，當用于地下水修復時，可以在地下水流向的方向上放置一個過濾柱，將零價鐵-鎳雙金屬放置于過濾柱中，或向零價鐵濾柱的水流上游加入鎳鹽，原位生成零價鐵-鎳雙金屬；然后向地下水中加入過硫酸鹽，在地下水通過過濾柱后，就能夠被凈化。這里所述的過濾柱可以為:過濾柱或滲透墻等。
[0011]優選地，零價鐵來源可以采用市售零價鐵、納米零價鐵或加工廠的鐵廢棄物，如:銼肩、切肩、刨肩和鐵粉末等。
[0012]優選地，所述充分混合為保持攪拌混合狀態，具體方式可為管式混合器混合、攪拌槳攪拌或水力攪拌等。
[0013]優選地，所述鎳鹽可以為硫酸鎳、硝酸鎳或氯化鎳中的一種或幾種。
[0014]優選地，所述過硫酸鹽為單過硫酸鹽或過硫酸鹽，所述單過硫酸鹽為單過硫酸鉀、單過硫酸鈉或單過硫酸銨中的一種或幾種的混合物，所述過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的一種或幾種的混合物。
[0015]優選地，所述零價鐵與過硫酸鹽的摩爾比為1:1?80:1，所述零價鐵與鎳的摩爾比為2:1?500:1，在此范圍內，零價鐵的投加量越大，去除微污染物的效果越好。
[0016]另外，本發明經過大量研究發現，同時考慮到成本的問題，更優選地，所述零價鐵與過硫酸鹽的摩爾比為3:1~60:1，零價鐵與鎳的摩爾比為2:1~300:1。
[0017]理論上，過硫酸鹽投量越大，去除微污染物的效果越好。我們經過大量研究發現，優選地，所述過硫酸鹽的投加量按其與水中微污染物的摩爾比為1:1~100:1進行投加，效果最好。
[0018]優選地，所述微污染物為多氯聯苯、溴代阻燃劑等持久性有機物、藥物及個人護理品PPCPs、藻毒素、農藥或石油類有機污染物等。
[0019]本發明上述方法不僅可以用于飲用水和污水中微污染物的處理，還可以用于工業廢水處理和地下水修復。
[0020]因此，上述水處理方法在處理或修復含微污染物水體中的應用也在本發明的保護范圍之內。所述含微污染物水體為含微污染物的地下水、工業水(包括電鍍廢水、醫院廢水、印染廢水等)、再生水、飲用水或污水。
[0021]本發明利用零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽從而去除水中微污染物的水處理方法的原理是:零價鐵-鎳雙金屬與過硫酸鹽反應進行快速的電子轉移，產生大量的硫酸根自由基(S04__)和羥基自由基(0H.)。其中硫酸根自由基的氧化還原電位為2.5?3.1 V，在中性或堿性條件下高于羥基自由基(0H.) (1.9?2.0 V)，在酸性條件下與0H.(2.4?
2.7 V)相近，硫酸根自由基是一種具有選擇性的高效自由基，對含有C-X鍵的物質選擇性強，且不易受水質本底影響。0H.是一種高效廣譜的高級氧化自由基，可以不同程度的氧化水中所有的微污染物。因此，可以利用體系中兩種強氧化性的自由基對水中微污染物進行高效的降解。
[0022]本發明具有以下有益效果:
本發明的水處理方法利用零價鐵-鎳雙金屬活化過硫酸鹽產生強氧化性的硫酸根自由基，只需要采用普通的鐵粉、鎳鹽和過硫酸鹽就可以達到快速徹底的去除污染物的目的，解決了現有的零價鐵活化過硫酸鹽方法存在的活化速率低、硫酸根自由基產生量少的問題。
[0023]本方法所去除的污染物包括水中多種有毒有害的微污染物，如:多氯聯苯、溴代阻燃劑、藥物與個人護理品(PPCPS)、藻毒素等，應用范圍廣泛。同時，本發明的水處理方法成本較低、操作十分簡單，易于推廣應用，可以應用于地下水修復、工業水處理(包括電鍍廢水、醫院廢水、印染廢水等)、飲用水處理、以及污水處理等；而且所使用的零價鐵-鎳粉末使用安全，可以用于保障水質安全。
[0024]本發明方法的pH使用范圍寬，對pH值為3?11范圍內水體中的污染物均有很好的降解效果，針對不同的微污染物，可以根據其特性，調節其最佳的PH范圍，達到微污染物的最快速的去除。根據不同的水體，可以按照水質要求和設計規范，設計不同的反應器構型、藥劑配比，達到快速去除水中微污染物的目的。
[0025]另外，所用的過硫酸鹽是一種穩定性強、運輸和使用方便的綠色氧化劑，零價鐵是一種性能良好的、價格低廉的還原劑，通過向零價鐵中摻雜少量的鎳作為催化劑，可以大大加快體系中的電子轉移效率，產生大量的硫酸根自由基。這種水處理方法具有過硫酸鹽活化效率高、氧化降解污染物效率高、PH使用范圍寬、運行操作方