幾種臭氧高級(jí)氧化體系抑制溴酸鹽生成的比較研究

顧玉蓉， 吳 瑾， 董紫君， 錢之才， 蘇穩(wěn)乾

(深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東深圳518055)

1 材料與方法

1.1 化學(xué)試劑

溴化鈉(99%)、腐植酸(≥90%)、硝基苯(>98%)。

1.2 檢測(cè)方法

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

按照表1配置實(shí)驗(yàn)中所使用的原水，并將其轉(zhuǎn)入錐形瓶中。通過(guò)臭氧水制備柱制備臭氧，當(dāng)其飽和后測(cè)定臭氧水濃度，計(jì)算需加入錐形瓶的臭氧水體積(控制臭氧投加量在2.5 mg/L)，確保反應(yīng)時(shí)溶液總體積為500 mL。同時(shí)向錐形瓶中加入臭氧水與UV、H2O2、固相催化劑，反應(yīng)15 min后立即取樣，加入Na2S2O3終止臭氧反應(yīng)并檢測(cè)。

表1 原水水質(zhì)Tab.1 Raw water quality

續(xù)表1 (Continue)

2 結(jié)果與討論

2.1 純水中溴酸鹽抑制效果比較

圖1 純水中不同體系的溴酸鹽生成量Fig.1 Bromate generated by different systems in pure water

2.2 腐植酸水溶液中溴酸鹽抑制效果比較

圖2 腐殖酸溶液中不同體系的溴酸鹽生成量Fig.2 Bromate generated by different systems in humic acid solution

圖3 腐殖酸溶液中不同體系的TOC去除率Fig.3 Removal rate of TOC by different systems in humic acid solution

2.3 硝基苯水溶液中溴酸鹽抑制效果比較

圖4 硝基苯溶液中不同體系的溴酸鹽生成量Fig.4 Bromate generated by different systems in nitrobenzene solution

圖5 硝基苯溶液中不同體系的硝基苯去除率Fig.5 Removal rate of nitrobenzene by different systems in nitrobenzene solution

從圖5可以看出，4種高級(jí)氧化體系對(duì)硝基苯的去除效果明顯好于單獨(dú)臭氧體系。當(dāng)原水中僅含硝基苯時(shí)，單獨(dú)臭氧體系對(duì)硝基苯的去除率為60.7%，而臭氧高級(jí)氧化體系對(duì)硝基苯的去除率在77.6%～83.0%波動(dòng)，對(duì)硝基苯去除率最高的仍是O3/UV/H2O2體系。當(dāng)溶液中再引入Br-時(shí)，各體系對(duì)硝基苯的去除率都略有下降。這是因?yàn)樵谘趸到庀趸降倪^(guò)程中，少量Br-也參與了氧化反應(yīng)，與硝基苯形成競(jìng)爭(zhēng)，但去除率下降并不明顯，表明Br-的競(jìng)爭(zhēng)能力并不強(qiáng)。

2.4 多組分水溶液中溴酸鹽抑制效果比較

圖6 多組分溶液中不同體系的溴酸鹽生成量Fig.6 Bromate generated by different systems in multicomponent solution

圖7 多組分溶液中不同體系的TOC和硝基苯去除率Fig.7 Removal rate of TOC and nitrobenzene by different systems in multicomponent solution

比較圖3和圖7可以看出，隨著反應(yīng)溶液中污染物種類的增加，臭氧及4種高級(jí)氧化體系對(duì)TOC的去除率呈現(xiàn)出不同趨勢(shì)。O3和O3/UV體系的TOC去除率先降低后略有升高；O3/H2O2及O3/固相催化體系在3組實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)TOC的去除率持續(xù)上升，這可能是由于H2O2增加了穩(wěn)態(tài)的·OH產(chǎn)生，促進(jìn)了有機(jī)物的降解；對(duì)于O3/UV/H2O2高級(jí)氧化體系，雖然3組實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)TOC的去除率都很高，但隨著溶液中污染物種類的增加，TOC去除率呈下降趨勢(shì)(由23.9%下降至19.7%)，這可能與其對(duì)有機(jī)物的降解機(jī)理有關(guān)。O3/UV/H2O2降解有機(jī)物的途徑較為復(fù)雜，有研究認(rèn)為當(dāng)體系中·OH較多時(shí)，相互之間會(huì)發(fā)生淬滅，從而影響反應(yīng)效果[11]。

3 結(jié)論