Fe2+激活过硫酸盐降解三氯苯甲醚的影响因素及机理研究

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随着经济的发展和人们生活水平的提高,饮用水安全问题日益受到人们的关注。嗅味是人们判断饮用水安全性和可接受度最主要的指标。近年来,国内外饮用水嗅味事件频繁发生,给人们的生产生活造成损失。因此,研究饮用水处理中嗅味物质的去除技术对嗅味事件的应急处理具有重要的意义和价值。2,4,6-三氯苯甲醚(TCA)是一种典型的土霉味物质,在饮用水处理中频繁检出,具有极低的嗅阈值(<10ng/L),常规水处理工艺和普通的水处理氧化剂较难将其去除。为了探究对TCA有效的去除技术,采用Fe2+激活过硫酸盐(PS)生成强氧化性的硫酸根自由基SO4-·降解TCA。激活过硫酸盐(PS)生成硫酸根自由基SO4-·的高级氧化技术最初应用于土壤和地下水的原位化学修复,在嗅味物质等微量有机污染物去除方面的应用比较罕见。同时,Fe2+激活PS是一种环境友好、反应条件温和的产生SO4-·的方式。因此,本研究选择将Fe2+激活PS生成强氧化性的SO4-应用于难去除土霉味物质TCA的降解。本文研究了Fe2+激活PS生成SO4-·降解TCA的影响因素,实验结果表明:PS/Fe2+的最佳比例为1:1.5,反应的前10min较好地符合伪一级动力学模型,伪一级动力学常数随着PS投加量的增加而增加;pH=7时,TCA去除效果最好。络合剂柠檬酸和EDTA使TCA2min内的快速反应阶段变得更加明显,但是过量的柠檬酸和EDTA会阻碍反应慢速阶段的进行。草酸络合Fe2+激活PS对TCA的去除效果不佳,可能是由于竞争反应中生成的SO4-·,从而降低TCA的去除率;1mg/L的腐殖酸对反应起促进作用,增加腐殖酸投加量对反应促进作用不明显;和一次性投加Fe2+相比,分步投加Fe2+能够对TCA起到更好的降解效果,30mmin时TCA的去除率和一次性投加Fe2+时60minTCA的去除率相当。在以Fe0作为Fe2+的来源激活PS降解TCA的实验中,酸性条件更利于Fe0腐蚀释放更多的Fe2+,从而取得更好的TCA去除效果。Fe2+/PS系统降解TCA时存在Fe3+-Fe2+的循环,TCA降解的中间产物可以将Fe3+还原为Fe2+,从而出现持续激活PS产生SO4-·降解TCA的慢速反应阶段。Fe2+/PS系统降解TCA的主要中间产物是三氯苯酚(TCP)。电子顺磁共振波谱仪(EPR)对Fe2+/PS系统中生成自由基的分析表明:pH=3时,反应中主要生成的自由基是SO4-·; pH=7时,反应中同时有SO4-·和OH·生成,二者同时发挥氧化作用;pH=10时,反应中主要生成的自由基是OH ·, SO4-·的生成量很少。此外,由于实验采用磷酸盐缓冲液调节pH,EPR吸收波谱中发现可能有磷酸根自由基产生。Fe2+激活PS对GSM和2-MIB的去除效果不如对TCA的去除效果好,而且2-MIB相对GSM更难被氧化。采用Fe2+/PS降解这三种常见的土霉味物质难易程度从难到易依次为2-MIB>GSM>TCA。
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