紫外/过硫酸盐体系中溴酸盐生成规律的研究

摘要

基于硫酸根自由基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）激发产生硫酸根自由基，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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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2过硫酸盐高级氧化

1.3臭氧体系中溴酸盐的生成

1.4本文的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1主要实验药品与配制方法

2.2主要实验仪器

2.3主要实验方法

2.4主要检测方法

第3章 UV/PDS产生溴酸盐的规律

3.1不同PDS浓度对溴酸盐生成的影响

3.2不同Br-浓度对溴酸盐生成的影响

3.3不同pH值对溴酸盐生成的影响

3.4 UV/PDS生成溴酸盐的分析

3.5本章小结

第4章 UV/PMS产生溴酸盐的规律

4.1不同PMS浓度对溴酸盐生成的影响

4.2不同Br-浓度对溴酸盐生成的影响

4.3不同pH值对溴酸盐生成的影响

4.4 UV/PMS生成溴酸盐的分析

4.5本章小结

第5章 UV/PDS体系加入有机物的影响

5.1加入腐殖酸的影响

5.2加入甲醇的影响

5.3加入叔丁醇的影响

5.4加入苯甲酸的影响

5.5加入对氯苯甲酸的影响

5.6机理分析

5.7本章小结

结论

参考文献

声明

致谢