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紫外/过硫酸盐体系中溴酸盐生成规律的研究

程思  
【摘要】:基于硫酸根自由基(SO4)的高级氧化技术是继臭氧催化氧化、Fenton氧化与光催化氧化之后的新型高级氧化技术(AOTs),它可以通过光、热、过渡金属等方法活化过硫酸盐(PS)激发产生SO4,氧化降解各类污染物,净化微污染水体。实验证明紫外(UV)/PS体系对有机物有着良好的降解效果。而氧化过程中副产物如溴酸盐(BrO3-)等的产生是该技术推广需要解决的主要问题。BrO3-是2B类潜在致癌物质,是臭氧进行水处理应用的弊端之一。 本课题探究了UV/PS体系处理含溴水过程中BrO3-的产生规律,并考察了各种因素对溴酸盐产生的影响,分析出BrO3-生成的反应机理。实验方法为配置500mL溶液,控制反应物的浓度和条件,在紫外反应器中反应20分钟,每2.5分钟取样一次,使用离子色谱检测Br-与BrO3-,使用液相色谱检测衍生后的次溴酸,观察各种物质的浓度变化。 在UV/过二硫酸盐(PDS)体系中,PDS浓度从50μM增加到2000μM,BrO3的转化率从6.05%上升到100%;Br-浓度从5μM增加到50μM,BrO3-的转化率从99.71%下降到4.33%;pH=7-10,BrO3-的转化率分别为75%、49.83%、7.00%和0%,有明显的下降,pH继续升高或降低,BrO3-转化率不变。 在UV/过一硫酸盐(PMS)体系中,PMS浓度从100μM增加到1000μM,BrO3-的转化率从4.53%上升到47.43%;Br-浓度从5μM增加到50μM,BrO3-的转化率从47.43%下降到1.27%;pH=7-10,BrO3-的转化率分别为47.43%、19.94%、3.64%和0%,存在明显下降,pH继续升高或降低,BrO3-转化率不变。 向UV/PDS体系中分别加入不同浓度的腐殖酸(HA)、甲醇(MeOH)、叔丁醇(tBuOH)、苯甲酸(BA)、对氯苯甲酸(pCBA),发现随着有机物的增加,BrO3-的生成速率会逐渐减慢,初次检测出BrO3-的时间点也逐渐后延。 根据每组实验中Br-、HOBr/OBr-、BrO3-三者的浓度变化规律,并结合不同控制因素变化的现象,可以推测出HOBr/OBr-是该体系生成BrO3-的重要中间产物。分析表明,当有机物(如HA、MeOH等)存在时,反应过程中产生的过氧化氢对溴酸盐的生成产生重要的抑制作用。


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