基于硫酸根自由基的单过硫酸氢盐高级氧化消毒技术产品的研发及应用 李
菠
成都润兴消毒药业有限公司
内容
基于硫酸根自由基的单过硫酸氢盐 高级氧化消毒技术原理 硫酸根自由基性质及应用意义
应用研发核心方向及成果 国外应用研究进展 国内水王子研究进展
行业产业机遇价值 饮用水现状 世界卫生组织饮水/健康事实
基于硫酸根自由基的
单过硫酸氢盐高级氧化消毒技术
传统的高级氧化消毒技术是以•OH 为主要活性物质的,基于硫酸根自由基SO4−• 的高级氧化消毒技术是最近十几年内发展起来的新型高级氧化消毒技术。 SO4−• 的产生源:产品主要活性成分,单过硫酸氢钾, (peroxymonosulfate,简称PMPS)又名过氧化单硫酸钾,过一硫酸氢钾 分子式:KHSO5 存在: 2KHSO5.KHSO4.K2SO4 复盐,三聚盐 简称:PMPS或KMPS Degussa 国外商品名:Oxone、国内:水王子、洁王子、清王子
国内外科学研究及实验应用已经证明: 羟基自由基 ( · OH) 、硫酸自由基是极强的氧化剂,对细菌、病毒的杀菌作用一般在一秒以内。而对传统紫外、氯气以及臭氧方法来说,达到此效果一般需要 20 分钟至一小时的时间。
羟基自由基 ( · OH) 、硫酸自由基等多种高活性成分广谱性是最高的。它对几乎所有的细菌,病毒都能高效率杀灭。并且对一些与人类危害极大的,而氯气以至臭氧无法或不能有效杀灭的寄生虫类(例如隐性包囊 cryptosporidium ,贾第鞭毛虫 giardia 等) , 藻类胞芽都能有效杀灭。
羟基自由基 ( · OH) 、硫酸自由基等多种高活性成分 是很强的氧化剂,常常可以将有机物完全氧化分解为 CO 2 和 H 2 O 。它对有机物的氧化作用具有广谱性,与有机物的反应速率常数在 108 ~ 109mol-1 · s-1 之间。· OH 自由基的电子亲和能为 569.3kj ,容易攻击高电子云密度的有机分子部位,形成易进一步氧化的中间产物。用其它方法难以去除饮水中微量污染物质,如氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等可利用羟基自由基 ( · OH) 、硫酸自由基等多种高活性成分有效除去。
单过硫酸氢盐高级氧化消毒技术反应机理 单过硫酸氢盐产生【O】、羟基自由基(•OH)、硫酸根自由基(SO4−•) ,主要有起始、传播、终止三个阶段。 ①始阶段(活化阶段) 单过硫酸氢盐可经光、热、催化等方式激发后,双氧键断裂,产生硫酸根自由基(SO4−• )。活化原理如式:SO52− +heat/UV/其他→ SO4−• +【O】
②传播阶段
单过硫酸氢钾盐经活化产生SO4−• ,反应系统中会产生一系列自由基链式反应,传播阶段反应如式1.0~1.7
Fe3++RH→ R•+ Fe2+ +H+ (1.0) SO4−• +H2O→HO•+HSO42− k=2.0×103s-1 (1.1) SO4−• +OH-→HO•+SO42− k=1.4~7.3×107M-1s-1 (1.2) SO4−• +RH→R•+HSO4− (1.3) HO•+RH→R•+H2O (1.4) R•+SO52− → SO4−• +O•−+R (1.5) SO4−• + Fe2+ →Fe3+ +SO42− (1.6) HO•+ Fe2+→Fe3+ +OH- (1.7)
在任何条件下系统中均会发生式1.1中反应,因此SO4−• 与HO•可共存于水溶液中; 当pH值超过7时系统中以反应1.10为主, SO4−• 转变为具有强氧化性羟基自由基HO•,因此单过硫酸氢盐高级氧化技术适用pH范围广。但碱性环境下HO•氧化性低于SO4−• ,因此碱性环境氧化消毒水处理效果较酸性或中性略低。 由式1.6,Fe2+可与SO4−• 竞争性反应,而由式1.7可知Fe2+又可与HO•反应将HO•转化为OH-,Fe2+可以通过这两种途径消耗反应系统中自由基。 因此反应系统中铁盐浓度与自由基的产生速率有重要关系。 ③终止阶段 反应系统中自由基过量时相互之间发生式1.8~1.13,自由基猝灭,链式反应终止。 SO4−• +HO•→HSO5− 连续反应终止 (1.8) SO4−• +R•→链式反应终止 (1.9) 2 SO4−• →S2O82−链式反应终止 (1.10) HO•+R•→链式反应终止(1.11) 2HO•→链式反应终止 (1.12) 2R•→链式反应终止 (1.13)
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[ 本帖最后由 waterprince 于 2014-9-11 17:38 编辑 ] |