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水中天然腐植酸的高锰酸钾预氧化特性研究

王丽华  
【摘要】:水中天然有机物是水环境界关注的一类污染物。它的存在不仅影响水的色度,嗅和味等感官性水质指标,而且是三卤甲烷(THMs)等氯消毒副产物的主要前体物。因此,通过预氧化处理等方法有效去除这类有机物是当今给水处理的重要研究课题之一。本文运用先进仪器检测和化学分析手段,进行了天然有机物的高锰酸钾预氧化特性研究,同时探讨了高锰酸钾预氧化对混凝、过滤工艺的影响,并与预臭氧化特性进行了比较。 试验结果表明,高锰酸钾预氧化对混凝、过滤有一定强化效果,尤其对于有机物含量较高的水。在高锰酸钾投量较低时,混凝、沉淀后有一定高锰酸钾残留在水中;随着高锰酸钾投量增加,高锰酸钾剩余量降低。 运用HPLC并结合氧化前后水样的抽吸时间比分析,结果表明经过高锰酸钾氧化后,大分子有机物氧化断链成为小分子有机物。通过GC-MS定性确定了氧化前后水中有机物的主要官能团。腐植酸是以苯环为主的芳香类有机物,苯环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚等,同时还有一些长链烃物质存在。经过高锰酸钾氧化后,水中有机物以羧酸、醇、酯、醚、烷烃、酰、胺类等有机物为主。通过对氧化前后有机物结构的分析对比,明确了有机物的氧化途径主要有以下四类:脱烷烃作用、侧链氧化作用、醇化作用、α-氢原子氧化作用。 采用气相色谱技术分析了水中三卤甲烷的变化情况。结果表明,高锰酸钾氧化对水中三卤甲烷前体物具有较好的去除作用,结合GC-MS分析结果可知,氧化后水中三卤甲烷生成能减少主要是KMnO_4氧化破坏了有机物与氯形成消毒副产物的途径,阻止了卤化反应。 同时,论文比较分析了KMnO_4和O_3氧化。臭氧氧化在有机物分子量改变程度上较高锰酸钾要大。臭氧化后,氧化产物中羧酸类更多,说明臭氧氧化对有机物的氧化更为彻底。高锰酸钾和臭氧氧化后,均对原水中三卤甲烷生成能有明显的去除作用,它们的去除率分别为40.4%和50.5%。


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