利用过硫酸盐氧化法去除地下水五氯酚之研究
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过硫酸盐氧化处理脱硫废水的研究过硫酸盐氧化处理脱硫废水是一种常用的废水处理方法。
该方法通过添加一定量的过硫酸盐(如过硫酸钠)到脱硫废水中,利用过硫酸盐与废水中的污染物发生氧化反应,将有机物、无机物转化为相对无害的化合物。
该方法具有处理效率高、操作简便等优势,因此被广泛应用于脱硫废水处理领域。
在过硫酸盐的激活过程中,过硫酸盐需要与一定量的催化剂(如铁盐、铜盐)或紫外线照射等进行激活。
激活后的过硫酸盐会分解生成活性氧自由基,如羟基自由基(·OH)和过硫酸根自由基(SO4·-)。
这些自由基具有很强的氧化性,可以对脱硫废水中的污染物进行氧化反应。
氧化反应是过硫酸盐氧化处理脱硫废水的核心步骤。
在氧化反应中,自由基与废水中的有机物和无机物发生反应,产生氧化产物。
有机物的氧化主要通过自由基与有机物之间的氧化反应实现。
无机物的氧化主要通过迁移氧原子实现。
这些氧化产物相对于原废水中的污染物而言,具有较低的毒性和危害性。
此外,氧化反应中还会产生二氧化硫等物质,需要进一步处理。
过硫酸盐氧化处理脱硫废水的工艺参数包括过硫酸盐的投加量、反应温度、pH值等。
过硫酸盐的投加量应根据废水的性质和废水中污染物的浓度确定,一般而言,过硫酸盐的投加量较少,可以达到较好的处理效果。
反应温度一般控制在20~40℃之间,高温反应有利于过程的进行。
pH值一般控制在3~5范围内,过高的pH值会抑制过硫酸盐的活性。
过硫酸盐氧化处理脱硫废水的优点是处理效率高、操作简便。
然而,该方法也存在一些问题,如过硫酸盐的激活需要催化剂或紫外线照射,增加了处理成本;氧化反应过程中产生的二氧化硫需要进一步处理;过硫酸盐可能对环境产生一定的毒性。
总之,过硫酸盐氧化处理脱硫废水是一种有效的废水处理方法。
未来的研究可以着重解决过硫酸盐的激活和氧化反应过程的效率问题,提高过硫酸盐氧化处理脱硫废水的处理效果,以实现废水的资源化和环境的可持续发展。
五氯酚污染场地污染物分布规律及修复研究五氯酚是一种有机污染物,其对环境和人体健康都具有极大的危害,因此对五氯酚污染场地的修复具有非常重要的意义。
本文探讨了五氯酚污染场地的污染物分布规律,并讨论了不同修复方法的优缺点。
五氯酚污染场地的污染物分布规律主要与土壤类型、土壤深度、地下水流动方向等因素有关。
不同土壤类型对五氯酚的吸附特性不同,一般来说,有机质含量高、微孔隙比例大的土壤对五氯酚有更强的吸附效果。
同时,五氯酚也会与水分子形成氢键结合,从而影响其在土壤中的迁移。
五氯酚主要分布在表层土壤中,随着土壤深度增加,其含量逐渐降低。
此外,五氯酚污染场地周围的地下水也可能受到污染,因此在修复时需要考虑地下水的流动方向和受污染程度。
二、五氯酚污染场地的修复方法现有的五氯酚污染场地修复方法包括生物修复、化学修复和物理修复。
以下分别讨论其优缺点。
1. 生物修复生物修复是一种基于微生物的修复方法。
通过在受污染场地引入适宜的微生物,使其分解五氯酚,从而达到修复的目的。
该方法具有低成本、可持续、无二次污染等优点。
但其适用范围较窄,需要考虑土壤环境因素对微生物活性的影响,修复周期较长。
2. 化学修复化学修复是一种通过添加化学试剂,促进五氯酚的分解和去除的方法。
常用的化学试剂包括过氧化氢、二氧化钛、活性炭等。
该方法具有修复周期短、效果显著等优点。
但其化学试剂对环境影响大,存在二次污染风险。
物理修复是一种基于物理原理的修复方法。
常用的物理修复方法包括热解、氧化、还原等。
该方法具有操作简单、效果可控等优点。
但其实施过程对环境影响大且成本较高。
综上所述,五氯酚污染场地的修复方法各有优缺点,需要根据具体场地的情况选择适宜的修复方法。
活化过硫酸盐处理酚类废水的研究进展韩美玲; 张锦; 杨明君; 韩昕怡; 房珊羽【期刊名称】《《应用化工》》【年(卷),期】2019(048)010【总页数】5页(P2465-2469)【关键词】高级氧化技术; 过硫酸盐; 硫酸根自由基; 活化方法; 酚类废水【作者】韩美玲; 张锦; 杨明君; 韩昕怡; 房珊羽【作者单位】大连海事大学航海学院辽宁大连116026; 大连海事大学环境科学与工程学院辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TQ209; X703酚类废水是煤化工、炼油、石化、造纸、制药等行业产生的工业废水之一,其中含有的酚类污染物具有有毒有害、难降解等特点,对人类和环境产生极大危害,对此类废水的处理方法研究一直是工业水处理行业关注的热点[1]。
高级氧化技术(AOPs)是处理难降解有机废水的有效方法之一,近年来,各种高级氧化技术在废水处理中的应用越来越广泛,诸如催化臭氧氧化技术、催化湿式氧化技术、催化过氧化氢氧化技术、电催化氧化技术等。
其中,过硫酸盐属于过氧化氢取代衍生物之一,他们自身氧化能力不高,但可通过加热[2]、UV辐射[3]、过渡金属[4]等方法活化得到还原电位较高的硫酸根自由基其外部有一对孤对电子,半衰期长,氧化性强,且pH的应用范围广泛,在实际工业废水处理的应用上更具有优势,故常采用硫酸根自由基对有机污染物进行降解[5-6]。
本文对过硫酸盐氧化法在酚类废水处理中的应用进展进行综述,着重论述不同活化方法对酚类废水处理的效果及优劣,讨论反应影响因素对酚类物质降解效果的影响,以及分析过硫酸盐氧化法存在的问题及展望。
1 不同活化方式处理酚类废水1.1 过渡金属活化法过渡金属活化法可分为过渡金属离子活化、固体金属和金属氧化物活化。
过渡金属离子活化法能在常温下活化过硫酸盐产生硫酸根自由基,该方法因节能经济、微量高效及操作简便而具有优越性。
在过渡金属活离子化过硫酸盐氧化酚类废水时,活化机理如下:Co2+被认为是活化性能最好的过渡金属离子,在常温下便可活化过硫酸盐来有效降解酚类废水。
五氯酚污染场地污染物分布规律及修复研究一、五氯酚的来源及环境行为五氯酚是一种有机氯化合物,其主要来源包括工业废水、生活垃圾堆肥场、农药残留、工业生产过程中的废弃物等。
在环境中,五氯酚具有较强的聚集性和毒性,容易在土壤和水体中积累,并通过食物链进入人体,对人体健康造成危害。
对五氯酚的排放和环境行为进行监测和控制至关重要。
二、五氯酚在污染场地中的分布规律1. 土壤中的分布规律五氯酚在土壤中的分布受多种因素影响,包括土壤质地、酸碱度、有机质含量等。
一般来说,五氯酚更倾向于在富含有机质的土壤中积累,而在砂质土壤中则容易被淋洗到土壤深层或地下水中,造成更严重的污染。
土壤中五氯酚的分布也受其化学性质的影响,比如它的吸附性、挥发性等。
2. 地下水中的分布规律五氯酚在土壤中的积累会导致地下水的污染,对地下水中五氯酚的监测和修复成为解决污染场地问题的重要环节。
五氯酚在地下水中的分布比较广泛,由于其具有较强的挥发性,容易通过土壤孔隙和裂隙进入地下水中,造成地下水的长期污染。
三、五氯酚污染场地的修复技术1. 土壤修复技术针对土壤中五氯酚的修复,目前常见的技术包括生物修复、化学修复和物理修复等。
生物修复技术主要利用微生物和植物来降解或吸收土壤中的五氯酚,通过微生物的代谢作用或植物的吸收作用,逐步降低土壤中五氯酚的含量。
化学修复技术则是通过化学方法,如氧化还原、酸碱中和等,改变土壤中五氯酚的化学性质,使其降解或者转化为无毒物质。
物理修复技术主要是采用吸附剂或吸附材料直接吸附土壤中的五氯酚,然后将其处理或者转运到其他地方。
2. 地下水修复技术地下水的修复相对复杂,一般需要采用化学氧化、生物降解、吸附和活性炭过滤等多种技术相结合的方法。
化学氧化技术包括高级氧化技术和还原-氧化技术,通过氧化剂或还原剂对地下水中的五氯酚进行氧化还原反应,降解其浓度。
生物降解技术是通过引入适生微生物,利用其降解五氯酚的能力来修复地下水。
吸附和活性炭过滤则是采用吸附剂或活性炭对地下水中的五氯酚进行吸附和分离。
活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展摘要:过硫酸盐在不同活化因子的作用下可产生具有强氧化性的硫酸根自由基(SO4–·),能氧化分解众多的有机化合物,同时因其具有的氧化能力强、反应速度快及应用范围广等特点,近年来在环境污染治理领域备受关注。
本文在对活化过硫酸盐氧化机理分析的基础上,综述了国内外利用过渡金属离子、氧化剂、热、强碱及联合活化等多种方式活化过硫酸盐修复有机物污染土壤的研究现状,并对活化过硫酸盐修复污染土壤的影响因素如氧化剂的添加量及添加方式、初始pH 和反应时间进行了综述。
此外,对活化过硫酸盐氧化法与电动修复、微生物修复、表面活性剂洗脱、固化稳定化等技术在土壤修复中的联合应用同样进行了的阐述。
最后提出了活化过硫酸盐应用于土壤修复领域存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。
关键词:过硫酸盐;氧化;活化;自由基;修复;有机污染物随着城市的现代化及经济的高速发展,城市布局和结构有了很大的调整,众多企业和工厂的搬迁、关停等产生的污染场地在二次开发和再利用的过程中,遗留的土壤污染问题犹如一颗“定时炸弹”,对生态环境及人群健康造成威胁。
如何有效解决遗留污染场地的污染土壤问题现已迫在眉睫,国内外众多学者对这一问题展开了不断的探索。
有机污染土壤的修复方法有原位修复和异位修复两种。
其中,原位化学氧化是将化学氧化剂加入污染原位区域,污染物由于氧化剂的强氧化性而被分解转化为小分子无害物质的方法,该方法因其氧化范围宽、降解效率高、修复周期短等特点成为环境领域的研究热点。
近年来,化学氧化技术已经在有机污染土壤的应用方面取得了较大进展,呈现出显著的修复效果。
选择合适的氧化剂是决定土壤修复效率的关键因素之一,氧化剂要求不仅氧化性强,而且本身及氧化产物对环境危害小。
目前应用于有机污染物降解的化学氧化剂包括Fenton 试剂、O3、高锰酸钾、活化过硫酸盐等。
高锰酸钾(氧化还原电位E0 =1.68V)性质稳定,易与含π 键的有机物反应,但本身容易被土壤中的天然有机质所消耗,同时产生的二氧化锰沉淀影响氧化剂在空隙中的传递,且存在污染地下水的风险;同样具有环境友好性的Fenton 试剂氧化范围宽、反应速度快,但羟基自由基产量不稳定,且易与土壤组分选择性剧烈反应,限制了自由基与污染物接触氧化的机会,同时对环境pH 范围要求较窄;臭氧(氧化还原电位E0 =2.07V)及其形成的自由基氧化能力较强,且二次污染小,但由于其为气态,纵向传输距离短,易受到传质和溶解性的限制而影响修复效果[6]。
五氯酚污染场地污染物分布规律及修复研究五氯酚是一种有机氯化合物,具有强烈的毒性和持久性,对环境和人体健康都会造成严重危害。
五氯酚的污染成为环境科学领域中的重要课题之一。
本文针对五氯酚污染场地的污染物分布规律和修复方法进行研究。
需要了解五氯酚的污染物分布规律。
五氯酚在土壤中的污染主要分布在深层土壤中,通常是在10-30厘米深度范围内,同时也存在于土壤表面。
五氯酚还可以通过地下水迁移和扩散到周围的水体中,污染范围较广。
在空气中,五氯酚主要以气态存在,并可以通过空气传播到远离污染源的区域。
针对五氯酚的修复方法,目前主要有化学修复和生物修复两种方法。
化学修复方法主要利用化学反应将五氯酚转化为无毒或低毒的化合物。
可以使用氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钙(Ca(OH)2)等碱性物质来中和五氯酚的酸性,将其转化为无毒的五氯苯酚。
还可以使用还原剂如亚铁离子(Fe2+)将五氯酚还原为具有较低毒性的化合物。
化学修复的优点是处理速度较快,但也存在一些缺点,如成本高、可能产生次生污染等。
生物修复方法主要利用微生物来降解五氯酚。
许多微生物具有降解五氯酚的能力,如细菌、真菌和放线菌等。
这些微生物能够利用五氯酚作为能源和碳源进行代谢,将其转化为无毒的物质。
生物修复的优点是具有较低的成本和较高的效率,且对环境影响小。
但生物修复也存在一些限制,如特定微生物群落的选择和维持、修复速度较慢等。
五氯酚的污染物分布规律主要集中在土壤和地下水中,同时也存在于空气中。
修复方法主要有化学修复和生物修复两种。
化学修复利用化学反应将五氯酚转化为无毒或低毒的化合物,而生物修复则利用微生物降解五氯酚。
研究五氯酚的污染物分布规律和修复方法对于有效地解决五氯酚污染问题具有重要意义。
过硫酸盐活化高级氧化新技术一、本文概述随着工业化的快速发展和人口规模的不断扩大,环境问题日益凸显,特别是水体污染问题已成为全球关注的焦点。
在众多水体污染处理技术中,高级氧化技术因其高效、环保的特点而备受推崇。
过硫酸盐活化高级氧化新技术作为其中的一种重要方法,其研究和应用前景广阔。
本文旨在全面介绍过硫酸盐活化高级氧化新技术的原理、特点、应用现状以及未来发展趋势,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
通过本文的阐述,读者可以深入了解过硫酸盐活化高级氧化新技术的核心原理和技术优势,掌握其在实际应用中的操作要点和注意事项,展望其在未来环境治理中的重要作用和潜在价值。
二、过硫酸盐活化技术的基本原理过硫酸盐活化高级氧化技术是一种利用过硫酸盐(如过硫酸氢钾、过硫酸铵等)作为氧化剂,通过活化过程产生强氧化性的自由基(如硫酸根自由基,SO₄⁻⋅),从而实现对有机污染物的高效降解和矿化的技术。
其基本原理涉及过硫酸盐的活化和自由基的产生与利用两个核心步骤。
过硫酸盐的活化是这一技术的关键步骤。
活化过程可以通过物理、化学或生物方法实现,如加热、紫外线照射、过渡金属离子催化等。
在这些活化条件下,过硫酸盐中的过氧键(O-O)被断裂,生成硫酸根自由基(SO₄⁻⋅)和其他活性物种。
硫酸根自由基是一种非常强的氧化剂,其氧化还原电位(E₀)高达5-1 V,可以迅速攻击有机污染物中的不饱和键、芳香环等,从而使其发生氧化分解。
硫酸根自由基还可以通过链式反应产生其他自由基,如羟基自由基(⋅OH)和超氧自由基(O₂⁻⋅),这些自由基同样具有很强的氧化性,能够进一步提高有机污染物的降解效率。
过硫酸盐活化高级氧化技术利用活化过硫酸盐产生的强氧化性自由基,实现对有机污染物的高效降解和矿化。
这种技术具有反应速度快、氧化能力强、适用范围广等优点,在环境保护、污水处理、土壤修复等领域具有广阔的应用前景。
三、过硫酸盐活化技术的实验研究过硫酸盐活化高级氧化技术作为一种新兴的水处理技术,近年来受到了广泛的关注与研究。
活化过硫酸钠处理地下水中氯苯的研究李月中;廖书林;朱卫兵;华建敏;周丽烨【摘要】以Na2S2O8为氧化剂,FeSO4溶液为活化剂,对模拟氯苯污染地下水进行处理,研究了初始pH值、Na2S2O8/Fe2+摩尔比、Na2S2O8浓度、Cl-等对氯苯降解的影响.结果显示,在pH值为7时,氯苯去除率最高,达到了93.2%;随着Na2S2O8/Fe2+摩尔比值的降低,氯苯的去除率呈现先升高后下降的趋势;当Na2S2O8浓度超过12mmol/L时,Na2S2O8浓度的增加并不能明显提高氯苯的去除率;Cl-的存在对氯苯的降解存在较大的影响.实验过程中,水样迅速呈现出稳定的酸性和氧化环境.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2015(041)002【总页数】4页(P76-79)【关键词】过硫酸钠;氯苯;硫酸根自由基;影响因素【作者】李月中;廖书林;朱卫兵;华建敏;周丽烨【作者单位】江苏维尔利环保科技股份有限公司,江苏常州213125;江苏维尔利环保科技股份有限公司,江苏常州213125;江苏维尔利环保科技股份有限公司,江苏常州213125;江苏维尔利环保科技股份有限公司,江苏常州213125;江苏维尔利环保科技股份有限公司,江苏常州213125【正文语种】中文【中图分类】X523氯苯作为一种重要的化工原料和农药中间体,在工业制造、材料合成、染料、农药、医药等行业中都有广泛的应用[1],然而它也是土壤和地下水中极为常见的有机污染物,对人体的神经系统和肝、肾等内脏器官具有毒害作用,国际上都对其在饮用水中规定了最大的阈值[2]。
氯苯属难降解有机污染物,在自然界中降解非常缓慢,因而研究土壤和地下水中的氯苯污染问题已成为环境修复领域中的一个重要方向。
原位化学氧化修复技术是治理地下水污染的重要修复技术[3],常用的化学氧化药剂有臭氧、Fenton试剂、过氧化氢、高锰酸盐和过硫酸盐等,其中过硫酸盐由于其强大的氧化能力,稳定持久的作用效果、广泛的pH适用性而备受关注。
第50卷第2期2021年2月应用化工Applied CUemicoi IndustyVol.50No.6Fed.6061过硫酸盐氧化法降解水中有机物的研究进展樊茹沛,张国珍,周添红,黄星星(兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃省黄河水环境重点实验室,甘肃兰州786272-摘要:对过硫酸盐氧化法(peoyPate,PS)的氧化机理和活化技术进行了研究。
按热活化、光活化、过渡金属离子活化、活性炭活化、电化学活化、微波活化、超声波活化等活化方法分类,总结近几年PS技术应用的降解效果,讨论PS技术对废水中常见有机物的反应的最佳条件和降解过程的限制因素,以期为过硫酸盐氧化法今后的研究提供参考和借鉴作用。
关键词:过硫酸盐氧化;有机物;降解;矿化中图分类号:TQ09;X703文献标识码:A文章编号:171-3646(2061)06-0470-06Research progress on the treatment of organic matter in wastewater by perselfate oxiCahon technologyFAN Ru-pei,ZHANG Guo-zhen,OH0U Tian-hong,HUANG Xing-xing (School of Environmen/i and MuaOpal EngineerOg,Lanzhou Jiaotong Univeoi/’Key Ladoratoy of YellowRiver Water Environment of Gansu Povince,Lanzhou730070,China)Abstroch:Ths oxidation mechanism and activation tuhuoPgy of yersulfata was reviewed.According to themial activation,photoactivation,hausiUon metal ion activation,sctivated carUod activation,ePctra-chemical activation,micowave activation,ultrasonic sctivation and othor activation methods,summ—zo ths PuyP//x UUf of PS technologa appPcafon O recext years,dischss ths reaction of PS technologa to common organic mattor in wastewater.Ths optimal conpitioxs and ths Pmi/ng ffctors of ths Pedrabafox pocess are axpecOd to h/vido a ofe/uco and ofe/uco for future research ox ths persulfate oxidafox method.Key worOt:persulOfe oxidation;organic matter;Peprabafox;miuera/zatiox利用-基自由基(•0H)和硫酸根自由基(SO;•-的强氧化性降解有机物是近37年的研究热点。
专利名称:碱性缓释型过硫酸盐氧化剂去除地下水中氯代烃的方法
专利类型:发明专利
发明人:吕树光,顾小钢,阮晓昕,臧学轲,吴小亮,繆周伟,徐旻辉,司马菁珂,邱兆富,隋倩
申请号:CN201410064814.1
申请日:20140225
公开号:CN103787485A
公开日:
20140514
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种碱性缓释型过硫酸盐氧化剂去除地下水中氯代烃的方法,是利用一定比例过硫酸盐、氢氧化钠、水泥、砂、水混合制成碱性缓释型过硫酸盐氧化剂,得到的氧化剂与污染地下水接触时,长期缓慢释放过硫酸盐,并能够提高溶液pH值,克服过硫酸盐反应过程的酸化影响,通过碱活化过硫酸盐的方式有效降解氯代烃污染物。
本发明的优越性在于:提出的碱性缓释型过硫酸盐氧化剂能够长期缓慢释放过硫酸盐,提高氧化剂传输能力和利用效率,通过碱活化过硫酸盐的形式修复氯代烃污染地下水,适合原位修复应用。
申请人:华东理工大学
地址:200237 上海市徐汇区梅陇路130号
国籍:CN
代理机构:上海三和万国知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:朱小晶
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过硫酸盐高级氧化技术处理废水研究徐旻辉0201201591.引言随着进入环境的污染物日趋复杂化,促使了以羟基自由基(OH•) 为主要活性物种的高级氧化技术的产生与发展。
与其他传统氧化法相比,高级氧化技术的主要特点在于氧化能力强、选择性小、反应速率快,而且反应条件温和,无需高温高压。
传统的高级氧化技术是以OH•为主要活性物质降解污染物。
过硫酸盐高级氧化技术是近年来发展起来的以SO4-•为主要活性物种降解污染物的新型高级氧化技术,是一种类Fenton法。
过硫酸盐包括过一硫酸盐(PMS) 和过二硫酸盐(PS),通常情况下是指后者。
过硫酸盐是一类常见氧化剂,主要有钠盐、钾盐和铵盐。
过一硫酸盐和过二硫酸盐属于H2O2的衍生物。
三者在结构上相似,都有O-O键。
H2O2中的一个H被SO3取代生成PMS,两个H被SO3取代生成PS。
由于SO3的影响,O-O键变长,键能降低。
PS中O-O键的键能为140 kJ/mol,H2O2为213.3 kJ/mol。
PMS中O-O 键的键能还没有报道,不过据推测应该在140 kJ/mol和213.3 kJ/mol之间。
此外,PMS由于只有一个H被取代,具有不对称结构。
由于SO3的吸电子作用,使PMS 中的O-O键中电子云向SO3一侧的氧原子偏移,使H一侧的氧原子带部分正电荷。
这三种过氧化物都是强氧化剂,标准氧化还原电位为2.01 V (PS)、1.82 V (PMS) 和1.776 V (H2O2)。
但是在未活化的情况下三种过氧化物氧化有机物的能力都有限。
在热、UV、金属活化条件下,这三种过氧化物可以产生SO4-•和OH•。
SO4-•的标准氧化还原电位为+2.5~+3.1 V,接近于甚至超过氧化性极强的OH• (Eθ=+1.8~+2.7 V)。
2.过硫酸盐活化方法(1)热活化基本原理: S2O82-加热→SO4-•热激发断裂双氧健,需要的热活化能约140.2 kJ/mol。
热活化过硫酸盐的技术已被应用于处理土壤及地下水中的有机污染物质。
紫外激活过硫酸盐去除水中2,4-二氯苯酚的机理研究
紫外激活过硫酸盐(UV/S2O8)是一种常见的高级氧化技术,用于去除水中的有机污染物。
其机理研究包括以下几个步骤:
1. 光照:紫外光照射过硫酸盐溶液产生活性自由基SO4-•和
SO4-2•。
这些自由基具有较高的氧化能力,可以对有机污染物进行降解。
2. 自由基反应:SO4-•和SO4-2•与水中的有机污染物发生反应,从而将其氧化为低毒物或无毒物。
对于2,4-二氯苯酚(2,4-DCP),SO4-•或SO4-2•与其发生反应,使其分解为较小的无
机物和氧化产物。
3. 氧化产物处理:在有机污染物降解的过程中,可能会生成一些氧化产物。
这些产物需要进一步处理,以确保水质的安全。
可以通过添加吸附剂或其他降解技术,进一步去除残留的有机物。
4. pH调节:pH值对紫外激活过硫酸盐去除2,4-DCP的效果有
一定影响。
一般来说,pH值在3-7之间时,去除效果最佳。
过高或过低的pH值可能会降低氧化效果。
总之,紫外激活过硫酸盐去除水中2,4-二氯苯酚的机理是通过
紫外光所产生的活性自由基对有机污染物进行氧化降解,最终将其转化为无毒物或低毒物。
同时,需要对氧化产物进行进一步处理,以确保水质的安全。
过硫酸盐活化高级氧化新技术随着环境保护和氧化还原反应领域的发展,高级氧化技术已成为水处理、环境保护和化工等领域的重要手段。
其中,过硫酸盐活化高级氧化新技术具有较高的氧化能力和环境友好性,引起了研究者的广泛。
本文将介绍该技术的理论基础、应用现状及未来发展趋势。
过硫酸盐活化高级氧化新技术是一种基于过硫酸盐(S2O8-S2O6-2等)与羟基自由基(·OH)的氧化技术。
在适当的条件下,过硫酸盐可以活化水中的溶解氧、·OH等自由基,引发一系列链式反应,将有机污染物迅速降解为无机物、二氧化碳和水。
过硫酸盐活化高级氧化新技术的理论基础主要涉及两个方面:过硫酸盐的活化与·OH的产生。
在活化过程中,过硫酸盐通过接收电子而转化为硫酸根自由基(SO4-·),进而与水分子反应生成·OH。
这些·OH 具有极高的氧化能力,可以快速降解有机污染物。
过硫酸盐活化高级氧化新技术在水处理、环境保护和化工等领域有着广泛的应用。
例如,在废水处理方面,该技术可以有效去除废水中的有害物质,提高水质;在环境保护方面,该技术可以用于土壤修复、有毒有害废物处理等;在化工领域,该技术可以用于有机合成、化工废水处理等。
随着环保意识的增强和技术的不断发展,过硫酸盐活化高级氧化新技术将会有更广泛的应用。
未来,研究者们将进一步深入研究该技术的反应机理、优化反应条件和提高氧化效率等方面,为实现该技术的工业化应用提供理论支撑和技术支持。
随着纳米技术、生物技术等领域的快速发展,未来的研究将更加注重与其他技术的结合,开发出更高效、更环保的复合型技术。
过硫酸盐活化高级氧化新技术具有高效、环保的优势,在废水处理、环境保护和化工等领域得到了广泛应用。
未来,随着技术的不断进步和应用研究的深入,该技术将会有更广阔的发展前景。
因此,深入研究和优化该技术对于推进环境保护和可持续发展具有重要意义。
活化过硫酸盐高级氧化技术是一种新型的污水处理技术,具有高效、环保、节能等优点。
3收稿日期:2006211216作者简介:李梦耀,副教授,从事环境污染预测与治理研究。
基金项目:国家自然科学基金资助项目“水溶液平衡化学模拟及其水文地球化学应用研究”(40372114)文章编号:100926094(2007)022*******五氯苯酚的降解研究进展3李梦耀,黎卫亮,钱 会(长安大学环境科学与工程学院,西安710054)摘 要:综述了近年来我国在五氯苯酚(PCP )降解研究中取得的进展,并对五氯苯酚的化学与生物降解法进行了评述。
在化学降解法中着重讨论了光催化降解和辐射降解,对比了常用光催化技术(UV ,UV/H 2O 2,UV/H 2O 2/Fe (Ⅱ/Ⅲ),UV/T iO 2)和辐射技术对PCP 的降解效率及其影响因素,分析了其降解产物和降解机理。
化学降解主要为自由基氧化降解,五氯苯酚在HO ・、・O 2-等自由基作用下,逐步脱氯生成多酚或醌,然后开环矿化。
在微生物降解法中,综述了降解PCP 微生物的筛选,论述了PCP 在好氧和厌氧条件下的降解过程。
五氯苯酚的生物降解路径为:好氧条件下,五氯苯酚在氢氧化酶作用下,被氧化生成氯代醌,并逐步脱去所有的氯原子,生成苯酚后开环;在厌氧和缺氧条件下,五氯苯酚还原脱氯,在得到电子的同时,脱掉一个氯取代基,最终矿化为CH 4和CO 2。
PCP 的降解研究对讨论其在环境中的迁移、转化以及含酚废水的处理具有重要意义。
关键词:环境化学;五氯苯酚;降解;评述中图分类号:X13 文献标识码:A0 引 言自20世纪30年代以来,五氯苯酚(pentachlorophenol ,PCP )在全球范围内被广泛用作木材防腐剂、果树杀虫剂或杀真菌剂,其钠盐形式———五氯酚钠(PCP 2Na )则作为防治血吸虫病的灭钉螺药被大量使用。
PCP 性质较稳定,在通常条件下不被氧化,也难于水解,是最难降解的酚类物质;同时,PCP在所有酚类中毒性最大,具有很强的“三致”(致癌、致畸、致突变)效应,因此,包括我国在内的许多国家,已将其列入优先污染物和持久性有机污染物黑名单[1],其生物危害性和在自然环境中的迁移、转化与降解等规律也一直是全世界研究和关注的热点。
第38卷 第3期2006年3月哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报JOURNAL OF HARB I N I N STI T UTE OF TECHNOLOGYVol 138No 13Mar .2006高铁酸盐去除水中氯酚类化合物研究姜成春1,李湘中2,庞素艳3,马 军3(1.深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,广东深圳518055,E 2mail:jiangcc@szp t .edu .cn;2.香港理工大学土木与结构工程系,香港九龙;3.哈尔滨工业大学市政与环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘 要:以3种氯代酚:4-氯苯酚(CP )、2,4-二氯苯酚(DCP )、2,4,6-三氯苯酚(TCP )为代表性有机物,对比研究了高铁酸盐(FeO 42-)对各种有机污染物的去除及影响因素.结果表明,氯酚类化合物的去除直接受溶液pH 影响,并且这些有机物去除的最佳pH 范围与其pK a 具有相关性.对于每种氯酚类化合物,pH <pK a 时,高铁酸盐与氯酚类化合物的反应主要受氯酚类化合物离解程度的影响;pH >pK a 时,反应主要受高铁酸盐氧化还原电位的影响.随着氯酚类化合物取代氯原子数的增加,其非离解态化合物与高铁酸盐的反应活性增加,而离解态化合物与高铁酸盐反应活性随取代氯原子数的增加而降低.关键词:高铁酸盐;氯酚;氧化;离解中图分类号:X506文献标识码:A文章编号:0367-6234(2006)03-0476-03D egrada ti on of the chlorophenols by ferra teJ I A NG Cheng 2chun 1,L I Xiang 2zhong 2,P ANG Su 2yan 3,MA Jun3(1.School of Civil and Envir on mental Engineering,Shenzhen Polytechnic,Shenzhen 518055,China,E 2mail:jiangcc@sz pt .edu .cn;2.Dep t .of Civil and Structural Engineering,Hong Kong Polytechnic University,Kowl oon,China;3.School of M unici pal and Envir on mental Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150090,China )Abstract:The ferrate oxidati on of chl or ophenols including 4-chl or ophenol (CP ),2,4-dichl or ophenol (DCP ),2,4,6-trichl or ophenol (T CP )in aqueous s oluti on was investigated .It was f ound that the extent of chl or ophenols degradati on by potassiu m ferrate was highly pH dependent .The op ti m al pH f or the three chl or o 2phenols degradati on was cl osely linked t o their corres ponding pK a .W hen pH <pK a ,the reacti ons of ferrate and chl or ophenols were mainly influenced by the extent of diss ociati on of chl or ophenols;whereas,when pH >pK a ,the reacti ons were mainly contr olled by the redox potential of ferrate .Our results als o indicated that the reactivity of the undiss ociated s pecies of chl or ophenols with ferrate increased,and the reactivity of the diss oci 2ated s pecies decreased instead,as chl orine substituent at om s in chl or ophenol molecules increased .Key words:ferrate;chl or ophenols;oxidati on;diss ociati on收稿日期:2005-06-20.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50478049);广东省自然科学基金资助项目(04011215).作者简介:姜成春(1964-),男,博士,高级工程师;李湘中(1951-),男,博士,教授,博士生导师;马 军(1962-),男,博士,教授,博士生导师,特聘教授. 高铁酸盐在整个pH 范围内都表现出强氧化性[1](氧化还原电位从+212V 到+017V ),同时高铁酸盐的还原产物Fe 3+又具有混凝剂的作用.一些研究表明,高铁酸盐在给水处理[2~5]和污水处理[6]方面都具有很高的效能,并且在处理过程中不产生有毒副产物[2].然而到目前为止,还缺乏对高铁酸盐去除水中有机污染物方面比较系统的研究,尤其是一些可以提供有用信息的基础研究.本文进一步探讨高铁酸盐对水中氯酚类有机物的去除,及pH 对这一过程的影响.1 实 验111 实验药品固体高铁酸钾的制备采用改变的次氯酸钾与硝酸铁反应方法[7],在强碱条件下反应,在饱和氢氧化钾溶液中分离出固体高铁酸钾,并储存于干燥器内.产品纯度由亚砷酸盐-溴酸盐方法测得,纯度为9813%.4-氯苯酚(CP )、2,4-二氯苯酚(DCP )、2,4,6-三氯苯酚(T CP )从Sig ma -A ldrich 公司购买,全部为色谱纯,纯度>99%.试验所用缓冲溶液包括:磷酸二氢钾-氢氧化钠(pH 518,710,810);硼砂-氢氧化钠(pH 912,1010);磷酸氢二钠-氢氧化钠(pH 1110).所有试剂和缓冲溶液都由二次蒸馏水配制.112 实验过程高铁酸盐与氯酚类化合物的反应在系列带有特氟隆瓶盖的玻璃试管中进行,在磁力搅拌下向已缓冲的样品中加入高铁酸盐溶液.为减少高铁酸盐的分解损失,高铁酸盐溶液要在一定pH 下由固体高铁酸盐现场配制.在加入高铁酸盐后,将所有的样品试管放到振荡器上反应50m in,用亚硫酸钠溶液还原剩余高铁酸盐使反应停止.然后用0145μm 孔径的尼龙滤膜过滤氯酚反应样品,过滤后的样品进行高效液相色谱(HP LC )分析.试验过程中固定氯酚的浓度,改变高铁酸盐投加量,使高铁酸盐与氯酚的摩尔比为从1到8.初始氯酚的浓度如下:CP 01047mmol/L;DCP 01037mmol/L;TCP 01031mmol/L.所有试验都在室温下进行(23±2℃).113 分析方法氯酚的浓度分析采用W ater T M486型高效液相色谱配以紫外检测器进行,色谱柱采用Xterra T MMS C 18反相色谱柱,流动相选用添加1%醋酸的乙腈/水.针对具体化合物所选的流动相比例及紫外检测波长为:4-氯苯酚,乙腈/水-40/60,UV -281n m;DCP,乙腈/水-55/45,UV -284n m;T CP,乙腈/水-55/45,UV -289n m.流动相流速为1mL /m in,进样量为20μL.2 结果与讨论211 去除4-氯酚(CP )图1给出了在不同pH 条件下,不同高铁酸盐与4-氯酚(CP )摩尔比时CP 的去除情况.从图1可以看出,不同摩尔比条件下CP 的最佳去除都发生在pH912-10附近,与CP 的pK a 值一致[8](CP 的pK a =912).在pH912时,当高铁酸盐与CP 摩尔比>6时,CP 即被彻底去除.pH <912时,虽然高铁酸盐氧化还原电位增高,但同时CP 的离解程度和高铁酸盐的稳定性都有所降低,部分抵消了高铁酸盐氧化还原电位增高的影响,表现为随着pH 降低,CP 的去除率逐渐降低;pH >912时,CP 离解为酚盐的比例增加,高铁酸盐的稳定性也同时增加,然而不足以抵消由于pH 增高引起的高铁酸盐氧化还原电位降低的影响,表现为随着pH 增加CP 的去除率逐渐降低.212 去除2,4-二氯苯酚(DCP)高铁酸盐与2,4-二氯苯酚(DCP )的反应结果见图2.DCP 的去除随pH 变化总体上和CP 类似,但在酸性和中性条件下(pH518-8),DCP 的去除率远大于CP;在碱性条件下(pH10-11),DCP 的去除率远低于CP .DCP 去除的最佳pH 范围与CP 相比,向低pH 端移动,发生在pH8-912区间,接近于DCP 的pK a 值[8](DCP 的pK a =718).213 去除2,4,6-三氯苯酚(TCP)pH 对高铁酸盐与2,4,6-三氯苯酚(T CP )反应的影响与前两种化合物大不相同(见图3).T CP 最佳去除的pH 范围与CP 和DCP 相比,向更低pH 端移动,发生在pH518-7区间,接近于T CP 的pK a 值[8](TCP 的pK a =611).在pH >7后,T CP 去除率逐渐降低,可以认为是高铁酸盐氧化还原电位随pH 变化对反应产生影响的结果,氯酚盐的反应活性和高铁酸盐的稳定性对反应的影响居次要地位.214 综合分析试验发现,pH 对高铁酸盐与氯酚类化合物的反应影响较大.首先,在给定高铁酸盐浓度的条件下,pH 影响高铁酸盐的氧化还原电位和溶液的稳定性.其次,pH 决定氯酚类化合物的离解程度,进而影响高铁酸盐与氯酚类化合物的整体反应.各种化合物去除的最佳pH 及对应的去除程度见表1.从表1可知,各种氯酚类化合物去除的最佳pH・774・第3期姜成春,等:高铁酸盐去除水中氯酚类化合物研究与其pKa具有相关性.对于每种氯酚类化合物, pH<pK a时,化合物的离解程度对反应的影响起主导作用,表现为去除程度随着pH降低而降低; pH>pK a时,高铁酸盐的氧化还原电位对反应的影响起主导作用,表现为去除程度随着pH升高而降低.在最佳去除pH范围内,各化合物整体去除程度变化幅度不大,维持在较高的水平(> 87%).表1 氯酚类化合物去除最佳pH化合物pK a最佳pH化合物去除率/% 4-氯苯酚912912952,4-二氯苯酚7188~872,4,6-三氯苯酚611~787 本试验中,要在整个pH范围内建立pH对反应影响的机理较为复杂.但是,选取两个有代表性的pH区间,对比分析pH对高铁酸盐去除氯酚类化合物的影响是可能的.取pH518和pH10两个试验条件.pH518时,氯酚类化合物主要以分子状态存在,离解的份额较小;pH10时,氯酚类化合物主要以相应的酚盐形式存在.两结果见表2.表2 氯酚类化合物的相对去除程度化合物pK a去除率/%pH518pH104-氯苯酚9125289b2,4-二氯苯酚71870722,4,6-三氯苯酚61186a50 a33%离解;b86%离解 从表2可知,对于非离解态的化合物(pH518),反应活性随取代氯原子数的增加而增加;相反,对于离解态化合物(pH10),反应活性正好相反,随取代氯原子数的增加而降低.产生这种差别的确切原因目前尚不十分清楚,从氯酚类化合物分子结构的角度可以解释为:氯酚类化合物在离解状态下(pH10),酚盐离子有孤对电子存在,易于失去电子发生氧化反应.随着苯环上吸电子的氯取代基的增多,酚盐离子周围电子云的密度逐渐减弱,给出电子的能力也同时减弱,因而表现出随着氯取代基的增加反应活性降低的现象;氯酚类化合物在非离解状态下(pH518),随着氯取代基的增多,化合物的整体电负性逐渐增强,给出电子的能力也同时增强,表现出随着氯取代基的增加反应活性增加的现象,但是,氧化反应在氯酚类化合物分子上发生的确切位置还待进一步研究.3 结 论1)在高铁酸盐氧化4-氯苯酚(CP)、2,4-二氯苯酚(DCP)及2,4,6-三氯苯酚(TCP)过程中,反应活性除了受高铁酸盐的氧化还原电位和分解特性影响外,反应更加受到氯酚类化合物离解特性的影响,即由于pH变化引起的化合物去质子程度对反应的影响.2)各氯酚类化合物去除的最佳pH与其pK a 具有相关性.对于每种氯酚类化合物,pH<pKa 时,高铁酸盐与氯酚类化合物的反应主要受氯酚类化合物离解程度的影响;pH>pKa时,反应主要受高铁酸盐氧化还原电位的影响.在各自最佳pH 条件下,这些化合物的去除程度相当.3)氯酚类化合物在非离解状态,反应活性随取代氯原子数的增加而增加;相反,氯酚类化合物在离解状态,反应活性正好相反,随取代氯原子数的增加而减小.参考文献:[1]WULFS BERG G.I norganic Chem istry[M].Sausalit o;University Science Books,2000.[2]J I A NG J,LLOY D B.Pr ogress in the devel opment anduse of ferrate(V I)salt as an oxidant coagulant f or water and waste water treat m ent[J].W ater Res,2002,36:1397-1408.[3]MA J,L I U W.Effectiveness and mechanis m of potassi2u m ferrate(V I)p reoxidati on for algae re moval by coagu2 lati on[J].W ater Res,2002,36:871-878.[4]MA J,L I U W.Effectiveness of ferrate(V I)p reoxida2ti on in enhancing the coagulati on of surface waters[J].W ater Res,2002,36:4959-4962.[5]Y UAN B L,QU J H.Re moval of cyanobacterial m icr o2cystin-LR by ferrate oxidati on-coagulati on[J].Toxi2 con,2002,40:1129-1134.[6]De LUCA S J,C ANTE LL IM,DE LUCA M A.Ferratevs.traditi onal coagulants in the treat m ent of combined industrial wastes[J].W ater Sci Technol,1992,26:2077-2080.[7]G OFF H,MUR MANN RK.Studies on the mechanis m ofis ot op ic oxygen exchange and reducti on of ferrate(V I)i on(Fe O42-)[J].J Am Che m Soc,1971,93:6058-6065.[8]HO I G N∗J,BADER,H.Rate constants of reacti ons ofozone with organic and inorganic compounds in water—II:D iss ociating organic compounds[J].W ater Res,1983,17:185-194.(编辑 刘 彤)・874・哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第38卷 。
第48卷 第1期 2021年1月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.48 N o.1Jan. 2021基金项目:国家“十三五”水专项水体污染控制与治理科技重大专项“工业带污水厂高标准超净排放技术研究与示范(2017ZX07107-003)”。
收稿日期:2020-12-07基础研究过硫酸盐不同活化方式的研究进展李 劢,郭兴芳,申世峰,陶润先,杨 敏,熊会斌(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津300074)摘 要:过硫酸盐高级氧化技术是一种利用硫酸根自由基(SO 4-·)处理水中难降解有机物的新型处理技术。
该技术因具有经济适用、安全稳定、环境友好、处理效果显著等特点受到了越来越多的关注。
过硫酸盐在不同的活化反应条件(紫外光、温度、过渡金属离子、合成生物炭基材料、超声波)下能够产生强氧化性的硫酸根。
通过剖析新型高级氧化技术的反应机理、综述PS 活化的不同方式及其影响因素,提出了现有研究中存在的问题及后期值得加强的研究方向,旨在为过硫酸盐氧化技术进一步发展和大规模应用探索出路。
关键词:过硫酸盐 活化方式 高级氧化中图分类号:X703.1 文献标志码:A 文章编号:1006-8945(2021)01-0037-05Research Progress on Different Activation Methods of PersulfateLI Mai ,GUO Xingfang ,SHEN Shifeng ,TAO Runxian ,YANG Min ,XIONG Huibin(North China Municipal Engineering Design & Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300074,China )Abstract :Persulfate advanced oxidation process is a new type of treatment technology that uses sulfate radicals (SO 4-·) to treat refractory organics in water. This process has attracted more and more attention because of its economic ,safe and sta-ble ,environmentally friendly ,significant treatment effect and other characteristics. Persulfate can generate strong oxidiz-ing sulfate under different activation reaction conditions (ultraviolet light ,temperature ,transition metal ions ,synthetic biochar-based materials and ultrasound). This paper analyzes the reaction mechanism of the new advanced oxidation process ,summarizes the different ways of PS activation and its influencing factors ,and puts forward the problems in the existing research and the research directions that need to be further strengthened in the later period. The aim is to explore a way for the further development and large-scale application of persulfate oxidation process. Key words :persulfate ;activation method ;advanced oxidation随着工业的快速发展和城市化进程的加快,水资源消耗量急剧增加,产生的有机废水类型繁杂,污染物排放量与日俱增,处理难度加大,对人们的健康和赖以生存的环境产生了潜在且长远的威胁。
活性炭活化过硫酸盐处理含酚废水的实验研究程爱华;邵新岚;王倩【摘要】The phenol was used as the target pollutant , the advanced oxidation technology of the activated car-bon activated per-sulfate to treat the organic wastewater was studied , the effect of the concentration of organic wastewater, temperature, pH, medicine dosage, reaction time and other factors on the treatment effect was investi-gated.The reaction mechanism of activated carbon activated per-sulfate catalytic oxidation system was explored . The experimental results showed that in the activated carbon activate sodium per-sulfate(PS) system, when the wa-ter bath vibration time was 40 min, the quantity of activated carbon was 0.15 g/L, and the PS quantity was 0.45 g/L, the initial pH value was 6, the removal rate of phenol by activated carbon activate PS was 80.81%, compared with the removal rate of phenol of 39.50% by activated carbon separately and that of 22.90% by PS, had improved greatly .The catalytic effect of activated carbon activate PS system was obvious .%以有机污染物中常见的苯酚为目标污染物,研究活性炭活化过硫酸盐高级氧化技术处理含酚废水.考察含酚废水浓度、温度、pH、药品投加量、反应时间等因素对处理效果的影响,探究反应机理.结果表明,当水浴震荡时间为40 min,活性炭与过硫酸纳(PS)投加量分别为0.15 g/L、0.45 g/L,初始pH为6时,活性炭活化PS对苯酚去除率为80.81%;相较于活性炭单独去除苯酚效率的39.50%和PS单独去除苯酚效率的22.90%,有较大提高,说明活性炭对过硫酸钠氧化体系的催化效果明显.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)035【总页数】5页(P347-351)【关键词】过硫酸钠(PS);活性炭;苯酚;活化;高级氧化【作者】程爱华;邵新岚;王倩【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,西安 710000;西安科技大学地质与环境学院,西安 710000;西安科技大学地质与环境学院,西安 710000【正文语种】中文【中图分类】X703苯酚及其衍生物属于芳香族化合物,对生物体具有毒害作用。
利用過硫酸鹽氧化法去除地下水五氯酚之研究劉敏信林偉俊蔡冠群(朝陽科技大學環境工程與管理系,台中縣,台灣)摘要:過硫酸鹽與Fenton試劑皆屬以自由基為反應機制的氧化劑,雖然硫酸根自由基與氫氧根自由基具有相近之氧化還原電位或氧化力,但硫酸根自由基之來源過硫酸鹽相較氫氧根自由基之來源過氧化氫穩定,因此過硫酸鹽於地表下之應用可呈現較大範圍的影響半徑且具持久性,因而現地整治工法中採用過硫酸鹽為氧化劑逐漸受到重視。
本研究乃選用地下水中的五氯酚進行過硫酸鹽氧化試驗,實驗所使用之催化劑為二價鐵與過硫酸鈉反應。
首先對地下水pH值、氧化還原電位及TOC值等進行分析,藉以了解其特性對反應效率之影響。
實驗過程中使用55及200 mg/L濃度過飽和五氯酚的地下水為樣本,以過硫酸鈉16.8 mM與二價鐵14.4 mM之莫耳體積濃度分別進行降解及持續性試驗,實驗結果顯示上述濃度的過硫酸鈉、二價鐵與地下水的體積比為1.1:1.1:20時,五氯酚降解效率即可達94%以上;在持續性實驗結果顯示随著五氯酚濃度提高,藥劑效果可随著時間增加,具持續性的對污染物進行降解反應。
而且實驗數據顯示,二價鐵添加量多寡會影響過硫酸鈉催化效應,進而影響五氯酚降解效果,但加入過量的二價鐵反而並不能有效的降解五氯酚。
本研究實驗中亦探討氧化反應後地下水中硫酸根離子濃度的增加程度,以及尋求五氯酚濃度提高與反應所需時間之相關性。
關鍵字:地下水、五氯酚、過硫酸鹽氧化法、硫酸根離子濃度Using Persulfate Oxidation Methods to remove Pentachlorophenol in Groundwater Liu, Min-Hsin Lin, Wei-Jun Tsai, Guan-Qun (Department of Environmental Engineering and Management, Chaoyang University of Technology,Taichung County, Taiwan 41349)Abstract: Persulfate and Fenton reagents are the oxidation regents which rely on free radical in chemical oxidation process. Although both reagents possess similar oxidation capability, persulfate reagent is relatively stable and capable of creating larger influence radius and also persistence while applying in given remediation projects. Therefore, persulfate has been widely used in in-situ chemical oxidation method nowadays. The objective of this research is to use persulfate with catalytic enhancement by the reaction of ferrous iron and persulfate under the status of oxidation reaction to remove contaminated pentachlorophenol from groundwater. The pH value, oxidation reduction potential, and total organic carbon values were measured during the study to build up the understanding of impact those parameters may render onto the interaction. Samples with concentration of 55 mg/L and 200 mg/L over saturated PCP spiked groundwater were selected, and sodium persulfate solution 16.8 mM and ferrous iron 14.4 mM prepared for the chemical reaction were degraded and ongoing test. The results indicated the volume ratio reach to 1.1: 1.1: 20 for persulfate solution: ferrous iron solution: PCP contaminated groundwater, the removal efficiency of PCP was above 94%. Experimental results showed that, in continuous reaction, while PCP concentration was increased, the pharmaceutical effect could increase over time, and also continuous degradation reactions of pollutants. The addition of ferrous iron activated the reaction and increased the removal efficiency of PCP in groundwater, however over dosage of ferrous iron inhibited the oxidation. In addition, the increase of sulfate ion concentration was noticed in this research. And this study also pay attention on the relevance between increasing concentration of PCP and the reaction time required to complete the reaction.Keywords: Groundwater, Pentachlorophenol, Persulfate oxidation, Sulfate ion concentration1. 前言近年來工業科技的發達,人類的製造技術大幅提升,在先進科技的持續下產生許多環境安全問題日益嚴重,所利用的化學物質不斷的釋放到土壤、水、大氣環境後,經由生物累積間接或直接進入生物體內,而造成嚴重的病變、環境污染等問題,使其污染的程度與範圍日趨嚴重。
氯酚化合物在自然環境中為一種難分解有機化合物,其中五氯酚為一疏水性有機污染物,一旦吸附於土壤,就很難被脫附出來,而且五氯酚更是世紀之毒戴奧辛的前驅物質。
早期五氯酚可當作殺菌劑及除草劑,且常做為木材防腐之用,因此製造及使用過程易造成土壤及地下水污染,而五氯酚為國內外污染場址中常見的疏水性離子性有機化合物,但在環境中因為生物降解速度緩慢[1],導致五氯酚易成為土壤及地下水中之持久性污染物。
經由之前所提到的種種原因衍生出本研究之重點,本研究乃探討利用過硫酸鹽氧化法降解地下水中五氯酚(Pentachlorophenol, PCP)的最佳條件,實驗以不同濃度之過硫酸鈉、硫酸亞鐵,再依不同比例,同時測量其pH值、氧化還原電位作為參考,使地下水中五氯酚有效被降解。
過硫酸鹽早期被廣泛應用於紡織漂白、肥皂的生產、游泳池殺菌劑[2] [3]、聚合反應的啟動劑[4],以及總有機碳的量測[5]等,在近十年才被應用於土壤與地下水的污染整治,是目前現地化學氧化(In-situ chemical oxidation, ISCO)最新開發的氧化劑。
目前現在污染整治技術中以現地化學氧化技術最適用於不同污染區域[6],而常見的氧化劑種類包括過氧化氫(H2O2)、芬騰試劑(Fenton’s reagent)、過硫酸鹽(Persulfate, PS)、過錳酸鹽(Permanganate)及臭氧(Ozone)等,有關利用過硫酸鹽當作氧化劑被催化後產生硫酸根自由基(SO4−•)或氫氧自由基(HO•)增強其氧化能力,是近來新發展出來的現地化學處理藥劑與程序[7]。
目前過硫酸鹽法應用於石油碳氫化合物及氯烷烯類的地下水污染文獻較多,卻對酚類(尤其是五氯酚)的應用極少,同時對反應的副作用生成物如應用於石油碳氫化合物的地下水時有氯甲烷等氯烷烴類衍生物之形成,以及其他影響因子如陰離子的效應並不瞭解。
況且現地氧化劑的添加到地下水時,藥劑的添加速度往往過快產生高溫或低酸鹼值(pH值),造成土壤或岩盤如玄武岩中的重金屬鎳反而會釋放到地下水中,日前在台灣加油站石油碳氫化合物污染的地下水整治工程中,化學氧化藥劑的添加即造成此現象。
2. 實驗設備與方法本實驗首先蒐集相關文獻整理,對於五氯酚及過硫酸鹽氧化法技術充分暸解,研究主題分為幾個部份,分別為地下水採樣及特性分析、過硫酸鹽氧化法實驗設計、PCP於地下水中溶解度探討、不同濃度的硫酸亞鐵及過硫酸鹽濃度之氧化試驗,其中五氯酚濃度乃以高效能液相層析(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)分析定量,過硫酸鹽氧化法降解五氯酚結果數據統計分析整理,藉以尋求最佳的操作條件。
研究計畫執行流程圖如圖1所示,各主題項目敘述如下。
圖1 本研究實驗流程圖2.1 製備受五氯酚污染水樣之方法本研究所使用之五氯酚地下水水樣,過飽和五氯酚水樣(55 mg/L)乃取五氯酚0.2 g先溶於甲醇中再加水至100 mL,並以磁石攪拌器持續攪拌1天(600~1000 rpm),使五氯酚完全溶於水中,作為研究探討的濃度。
2.2 地下水過硫酸鹽氧化法批次實驗方法配製不同濃度之過硫酸鈉及亞鐵離子濃度,分別各取硫酸亞鐵及過硫酸鈉0.2 g以去離子水定量至50 mL,配置成14.4 mM亞鐵溶液與16.8 mM過硫酸鈉溶液。
取試管於PCP 水樣中分別加入亞鐵溶液及過硫酸鈉溶液,並用不同體積比例改變其加入濃度。
之後再以超音波震盪方式震盪10分鐘,並取2 mL PCP水樣加入2 mL甲醇充分混合作全量測定。