幾種臭氧高級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， 蘇穩乾

(深圳職業技術學院，廣東深圳518055)

1 材料與方法

1.1 化學試劑

溴化鈉(99%)、腐植酸(≥90%)、硝基苯(>98%)。

1.2 檢測方法

1.3 實驗方法

按照表1配置實驗中所使用的原水，并將其轉入錐形瓶中。通過臭氧水制備柱制備臭氧，當其飽和后測定臭氧水濃度，計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)，確保反應時溶液總體積為500 mL。同時向錐形瓶中加入臭氧水與UV、H2O2、固相催化劑，反應15 min后立即取樣，加入Na2S2O3終止臭氧反應并檢測。

表1 原水水質Tab.1 Raw water quality

續表1 (Continue)

2 結果與討論

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種高級氧化體系對硝基苯的去除效果明顯好于單獨臭氧體系。當原水中僅含硝基苯時，單獨臭氧體系對硝基苯的去除率為60.7%，而臭氧高級氧化體系對硝基苯的去除率在77.6%～83.0%波動，對硝基苯去除率最高的仍是O3/UV/H2O2體系。當溶液中再引入Br-時，各體系對硝基苯的去除率都略有下降。這是因為在氧化降解硝基苯的過程中，少量Br-也參與了氧化反應，與硝基苯形成競爭，但去除率下降并不明顯，表明Br-的競爭能力并不強。

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，隨著反應溶液中污染物種類的增加，臭氧及4種高級氧化體系對TOC的去除率呈現出不同趨勢。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組實驗條件下對TOC的去除率持續上升，這可能是由于H2O2增加了穩態的·OH產生，促進了有機物的降解；對于O3/UV/H2O2高級氧化體系，雖然3組實驗條件下對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(由23.9%下降至19.7%)，這可能與其對有機物的降解機理有關。O3/UV/H2O2降解有機物的途徑較為復雜，有研究認為當體系中·OH較多時，相互之間會發生淬滅，從而影響反應效果[11]。

3 結論