高锰酸钾/臭氧复合氧化抑制溴酸盐的生成

论文摘要

含溴离子的原水在臭氧化过程中会生成常规水处理工艺难以去除的溴酸盐。溴酸盐对人体有致癌作用,我国最新的《生活饮用水卫生标准》规定了溴酸盐的最大限值为10μg/L,因此在臭氧化过程中采取适当措施控制溴酸盐的生成十分必要。首先建立了离子色谱测定水中痕量溴酸盐的方法。通过优化检测条件,将溴酸盐的测样时间由37min缩短至24min;溴酸盐浓度在1~10μg/L的痕量范围内,溴酸盐浓度与峰面积有良好的线性关系(R2=0.9995)。该方法的检出限为0.27μg/L,测定系列浓度溴酸盐的相对偏差(RSD)均小于5%,样品加标平均回收率为95.1%~100.7%。其次考察了水质、水温、pH值、以及复合氧化过程中高锰酸钾的投加对臭氧在水中的溶解和自分解的影响。发现高锰酸钾的投加可以加速臭氧在水中的分解,高锰酸钾会改变臭氧在水中的平衡,使之向臭氧分解的方向移动。基于高锰酸钾的氧化性、催化性和中间产物锰价态的多样性,分析预投高锰酸钾影响溴酸盐生成量的理论假设。研究表明,与单独臭氧氧化相比,高锰酸钾/臭氧复合氧化能够有效抑制含溴水中溴酸盐的形成。在高锰酸钾投量为0.25~1.0mg/L之间时,溴酸盐生成量随着高锰酸钾投量的增加而减少。但当高锰酸钾投量由1.0mg/L增加到1.5mg/L时,溴酸盐的生成量呈现上升趋势,因此,高锰酸钾的投量存在最佳值。分别通过静态实验和动态小柱实验进行了溴酸盐生成量影响因素的研究。逐一改变主要影响因素中某一因素的数值,得到各因素对溴酸盐生成量的影响关系曲线,总结了各自的规律。考察了复合氧化对腐殖酸(以UV254表征)和硝基苯的去除以及对溴酸盐的抑制情况。与单独氧化相比,在15min内,复合氧化对UV254的去除率提高了5%,溴酸盐的生成量却比单独臭氧氧化要低10%~20%。复合氧化对难降解有机物硝基苯的去除效果显著,在原水硝基苯初始浓度为312.88μg/L的情况下,复合氧化5min就可将硝基苯全部去除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 溴酸盐生成机理
• 1.2.1 分子态臭氧途径
• 1.2.2 羟基自由基途径
• 1.3 溴酸盐的控制方法
• 1.3.1 抑制溴酸盐的生成
• 1.3.2 去除溴酸盐的方法
• 1.4 臭氧氧化和高锰酸钾氧化的研究现状
• 1.4.1 臭氧氧化
• 1.4.2 高锰酸钾氧化
• 1.5 研究目的和内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 课题来源
• 1.5.3 研究内容
• 第2章 实验器材及方法
• 2.1 实验装置及试剂
• 2.1.1 臭氧氧化装置
• 2.1.2 检测仪器
• 2.1.3 实验试剂
• 2.2 检测方法
• 2.2.1 痕量溴酸盐离子色谱法的建立
• 2.2.2 臭氧浓度的测定
• 2.2.3 本章小结
• 第3章 臭氧在水中的溶解和自分解
• 3.1 实验条件
• 3.2 臭氧在水中的溶解
• 3.2.1 臭氧溶解理论
• 3.2.2 臭氧在水中的饱合溶解度
• 3.2.3 温度的影响
• 3.2.4 水质的影响
• 3.3 臭氧在水中的自分解
• 3.3.1 臭氧分解理论基础
• 3.3.2 臭氧的分解速率和半衰期
• 3.3.3 温度的影响
• 3.3.4 pH 的影响
• 3.3.5 水质的影响
• 3.3.6 高锰酸钾的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 高锰酸钾/臭氧复合氧化抑制溴酸盐静态实验
• 4.1 高锰酸钾抑制溴酸盐的理论假设
• 4.1.1 高锰酸钾氧化去除有机物
• 4.1.2 加速臭氧的分解
• 4.1.3 中间产物的还原性
• 4.1.4 高锰酸钾催化臭氧化
• 4.2 高锰酸钾抑制溴酸盐静态实验
• 4.2.1 实验条件
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 复合氧化过程中溴酸盐生成量影响因素静态实验
• 4.3.1 臭氧投加量的影响
• 4.3.2 接触时间的影响
• 4.3.3 溴离子浓度的影响
• 4.3.4 温度的影响
• 4.3.5 pH 值的影响
• 4.3.6 碱度的影响
• 4.3.7 氨氮浓度的影响
• 4.3.8 臭氧投加方式的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 高锰酸钾/臭氧复合氧化抑制溴酸盐动态实验
• 5.1 实验条件
• 5.2 反应柱工况
• 5.3 高锰酸钾抑制溴酸盐动态实验
• 5.4 复合氧化过程溴酸盐生成量影响因素动态实验
• 5.4.1 初始溴离子浓度的影响
• 5.4.2 温度的影响
• 5.4.3 pH 的影响
• 5.4.4 天然有机物（NOM）的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 高锰酸钾/臭氧复合氧化的综合效能
• 6.1 腐殖酸的去除和同步抑制溴酸盐
• 6.1.1 实验条件
• 6.1.2 实验结果
• 6.2 硝基苯的去除和同步抑制溴酸盐
• 6.2.1 实验条件
• 6.2.2 实验结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢