几种臭氧高级氧化体系抑制溴酸盐生成的比较研究

顾玉蓉， 吴 瑾， 董紫君， 钱之才， 苏稳乾

(深圳职业技术学院，广东深圳518055)

1 材料与方法

1.1 化学试剂

溴化钠(99%)、腐植酸(≥90%)、硝基苯(>98%)。

1.2 检测方法

1.3 实验方法

按照表1配置实验中所使用的原水，并将其转入锥形瓶中。通过臭氧水制备柱制备臭氧，当其饱和后测定臭氧水浓度，计算需加入锥形瓶的臭氧水体积(控制臭氧投加量在2.5 mg/L)，确保反应时溶液总体积为500 mL。同时向锥形瓶中加入臭氧水与UV、H2O2、固相催化剂，反应15 min后立即取样，加入Na2S2O3终止臭氧反应并检测。

表1 原水水质Tab.1 Raw water quality

续表1 (Continue)

2 结果与讨论

2.1 纯水中溴酸盐抑制效果比较

图1 纯水中不同体系的溴酸盐生成量Fig.1 Bromate generated by different systems in pure water

2.2 腐植酸水溶液中溴酸盐抑制效果比较

图2 腐殖酸溶液中不同体系的溴酸盐生成量Fig.2 Bromate generated by different systems in humic acid solution

图3 腐殖酸溶液中不同体系的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盐抑制效果比较

图4 硝基苯溶液中不同体系的溴酸盐生成量Fig.4 Bromate generated by different systems in nitrobenzene solution

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

从图5可以看出，4种高级氧化体系对硝基苯的去除效果明显好于单独臭氧体系。当原水中仅含硝基苯时，单独臭氧体系对硝基苯的去除率为60.7%，而臭氧高级氧化体系对硝基苯的去除率在77.6%～83.0%波动，对硝基苯去除率最高的仍是O3/UV/H2O2体系。当溶液中再引入Br-时，各体系对硝基苯的去除率都略有下降。这是因为在氧化降解硝基苯的过程中，少量Br-也参与了氧化反应，与硝基苯形成竞争，但去除率下降并不明显，表明Br-的竞争能力并不强。

2.4 多组分水溶液中溴酸盐抑制效果比较

图6 多组分溶液中不同体系的溴酸盐生成量Fig.6 Bromate generated by different systems in multicomponent solution

图7 多组分溶液中不同体系的TOC和硝基苯去除率Fig.7 Removal rate of TOC and nitrobenzene by different systems in multicomponent solution

比较图3和图7可以看出，随着反应溶液中污染物种类的增加，臭氧及4种高级氧化体系对TOC的去除率呈现出不同趋势。O3和O3/UV体系的TOC去除率先降低后略有升高；O3/H2O2及O3/固相催化体系在3组实验条件下对TOC的去除率持续上升，这可能是由于H2O2增加了稳态的·OH产生，促进了有机物的降解；对于O3/UV/H2O2高级氧化体系，虽然3组实验条件下对TOC的去除率都很高，但随着溶液中污染物种类的增加，TOC去除率呈下降趋势(由23.9%下降至19.7%)，这可能与其对有机物的降解机理有关。O3/UV/H2O2降解有机物的途径较为复杂，有研究认为当体系中·OH较多时，相互之间会发生淬灭，从而影响反应效果[11]。

3 结论