一种去除水中尿素的方法

本发明涉及水处理，尤其是涉及一种去除水中尿素的方法。

背景技术：

1、电子级纯水是半导体芯片制造业的重要生产原料，需求量大、水质要求高。2019年，我国芯片电子级纯水用量超过2.2亿m3，与200万人口城市年用水量相当。电子级纯水要求极高的电阻率(>18mω·cm)和极低的有机碳(<5.0μg/l)，制备工艺复杂，难度大、成本高。现阶段，受污染地表水和再生水等非常规水源越来越多地用于电子级纯水的制备，但由于电子级纯水处理工艺的技术限制性，最终产水中仍能检出>5.0μg/l的有机碳，其中尿素为主要有机污染物。

2、尿素化学键稳定、去除难度大。反渗透是制备电子级纯水的核心环节，但对尿素的降解率仅为20％-40％；紫外线是去除电子级纯水中有机物质的关键技术环节，但传统低压汞灯对尿素的降解率低于50％，新型深紫外光源(<230nm)处理尿素的降解率也低于70％。近年来，紫外线与氧化剂(如次氯酸盐、过硫酸盐)协同技术逐渐被用于尿素强化去除和高标准处理，但存在反应速率慢、紫外线剂量高、氧化剂投加量大等问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种去除水中尿素的方法，能够高标准去除水中的尿素。

2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

3、一种去除水中尿素的方法，包括如下步骤：

4、s1、将预定浓度的次氯酸盐溶液作为氧化剂加入到待处理的水样中，调节水样的ph值>8.5，混匀；

5、s2、向步骤s1所述的水样中加入预定量的含溴离子的溶液，混匀；

6、s3、利用紫外灯对步骤s2所述的水样进行照射，同时对水样进行搅拌，保证溶液呈全混流状态；

7、s4、关闭紫外灯，对经过步骤s3处理后的水样进行后处理：去除水样中剩余的次氯酸盐和溴离子。

8、优选地，步骤s1中的所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠溶液、次氯酸钾溶液、次氯酸钙溶液中的至少一种，优选地，所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠溶液、次氯酸钾溶液中的至少一种。

9、优选地，步骤s1中的所述次氯酸盐溶液的预定浓度满足：次氯酸盐溶液中的氯与待处理的水样中的尿素中的氮的摩尔比为1.5～6.0:1。

10、优选地，步骤s2中的含溴离子的溶液为溴化钠溶液、溴化钾溶液、溴化钡溶液、溴化钙溶液中的至少一种，优选地，所述含溴离子的溶液为溴化钠溶液、溴化钾溶液中的至少一种。

11、优选地，步骤s2中的含溴离子的溶液的加入量满足：次氯酸盐溶液中的氯与含溴离子的溶液中的溴的摩尔比为0.2-1.5:1。

12、优选地，步骤s3中的紫外灯采用172-222nm深紫外线准分子光源，紫外剂量≥300mj/cm2。

13、优选地，在步骤s3中，紫外灯对水样的照射时间为3-20min。

14、优选地，步骤s4中去除水样中剩余的次氯酸盐和溴离子包括如下步骤：

15、s41、向水样中持续通入氮气；

16、s42、将水样依次通过反渗透膜和离子交换树脂。

17、优选地，次氯酸盐溶液中的氯与含溴离子的溶液中的溴的摩尔比为1.0-1.5:1。

18、本发明具有如下优点：

19、(1)本发明用溴离子、紫外线和次氯酸盐协同处理水(例如电子级纯水)中的尿素，通过紫外线照射生成了更多的溴自由基和溴氧自由基，从而增强对尿素的降解效果。

20、(2)本发明通过调节水样ph值，在碱性环境下对尿素进行处理，避免了消毒副产物的生成，从而实现安全、高效、可控的尿素去除。

21、(3)在进一步的技术方案中，通过低浓度的氧化剂(次氯酸盐)加入量，协同溴离子以及紫外线处理，实现尿素的高标准去除，具有氧化剂加入量低、有机物矿化速率快、效果好，可有效降低电子级纯水处理后续单元的负荷，提高电子级纯水产水的质量的优点。

22、(4)在进一步的技术方案中，所采用的准分子光源深紫外线(172-222nm)波长可调谐、自由基量子产率和光电效率高(30％-40％)，可提高自由基产量，解决去除效率低、能耗高的问题，突破难去除有机物的控制瓶颈，实现更高效、绿色的尿素去除。

技术特征：

1.一种去除水中尿素的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：步骤s1中的所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠溶液、次氯酸钾溶液、次氯酸钙溶液中的至少一种，优选地，所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠溶液、次氯酸钾溶液中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：步骤s1中的所述次氯酸盐溶液的预定浓度满足：次氯酸盐溶液中的氯与待处理的水样中的尿素中的氮的摩尔比为1.5～6.0:1。

4.如权利要求1所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：步骤s2中的含溴离子的溶液为溴化钠溶液、溴化钾溶液、溴化钡溶液、溴化钙溶液中的至少一种，优选地，所述含溴离子的溶液为溴化钠溶液、溴化钾溶液中的至少一种。

5.如权利要求1或4所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：步骤s2中的含溴离子的溶液的加入量满足：次氯酸盐溶液中的氯与含溴离子的溶液中的溴的摩尔比为0.2-1.5:1。

6.如权利要求1所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：步骤s3中的紫外灯采用172-222nm深紫外线准分子光源，紫外剂量≥300mj/cm2。

7.如权利要求1或6所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：在步骤s3中，紫外灯对水样的照射时间为3-20min。

8.如权利要求1所述的去除水中尿素的方法，其特征在于：步骤s4中去除水样中剩余的次氯酸盐和溴离子包括如下步骤：

9.如权利要求5述的去除水中尿素的方法，其特征在于：次氯酸盐溶液中的氯与含溴离子的溶液中的溴的摩尔比为1.0-1.5:1。

技术总结
本发明公开了一种去除水中尿素的方法，包括如下步骤：S1、将预定浓度的次氯酸盐溶液作为氧化剂加入到待处理的水样中，调节水样的pH值>8.5，混匀；S2、向步骤S1所述的水样中加入预定量的含溴离子的溶液，混匀；S3、利用紫外灯对步骤S2所述的水样进行照射，同时对水样进行搅拌，保证溶液呈全混流状态；S4、关闭紫外灯，对经过步骤S3处理后的水样进行后处理：去除水样中剩余的次氯酸盐和溴离子。本发明可以高标准去除水中的尿素。

技术研发人员：王文龙,周鸣岐,吴乾元
受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14