天然氧化錳礦高級氧化降解水中普施安藍(lán)MX-R.pdf

1、天然氧化錳礦物廣泛存在于自然界中，其較強(qiáng)的催化氧化能力，可能成為降解水中有機(jī)物的一條有效途徑。在目前眾多的錳氧化物降解有機(jī)物的研究中，主要從常規(guī)氧化還原角度，探究過程相關(guān)影響因素及其可能的強(qiáng)化途徑。本研究以天然氧化錳礦降解水中普施安藍(lán) MX-R過程為研究對象，呈現(xiàn)了常規(guī)氧化還原過程難以解釋的現(xiàn)象，即作為常規(guī)氧化還原產(chǎn)物的Mn2+對普施安藍(lán)MX-R降解存在促進(jìn)作用，以及外源性還原劑鹽酸羥胺，并未對普施安藍(lán) MX-R的氧化構(gòu)成競爭；考察了不

2、同濃度的Fe2+、Mn2+、鹽酸羥胺、其他還原性物質(zhì)、pH對反應(yīng)過程影響的特點(diǎn)和規(guī)律；研究了反應(yīng)過程的動力學(xué)特征；并對普施安藍(lán)MX-R電離常數(shù)pKa與天然氧化錳礦零電位pH（PZC）測定；分析了可能的過程機(jī)制。
　　結(jié)果表明：水中普施安藍(lán)MX-R的電離常數(shù)pKa為9.7054；采用了國標(biāo)方法重鉻酸鉀滴定法測定天然氧化錳礦石中二氧化錳的相對含量為12.70%；電位滴定法和鹽滴定法兩種方法對天然氧化錳礦石PZC測定結(jié)果分別是2.05和

3、2.13。
　　在試驗條件下，普施安藍(lán)MX-R去除率與天然氧化錳礦用量成正比，初始pH值和外源性Mn2+、Fe2+以及鹽酸羥胺，對于普施安藍(lán)MX-R的降解都有較大的積極影響。二氧化錳是天然氧化錳礦降解水中普施安藍(lán)MX-R的關(guān)鍵成分。
　　當(dāng)在只有普施安藍(lán)MX-R的溶液中分別投加Mn2+、Fe2+、鹽酸羥胺以及調(diào)節(jié)溶液初始pH值而不加入天然氧化錳礦石時，普施安藍(lán)MX-R濃度變化非常小，其最大下降幅度分別只有8%、9%、10%和

4、1%。在加入天然氧化錳礦的降解體系中，初始pH對于染料的去除率有很大影響，當(dāng)初始pH值為1時，染料1 h去除率可以達(dá)到93.27%，6 h去除率為98.51%。在外加不同濃度Mn2+的天然氧化錳礦降解的體系中，Mn2+均表現(xiàn)出不同程度的促進(jìn)去除普施安藍(lán)MX-R的作用，當(dāng)Mn2+投加量為5.00 mmol/L時，8 h去除率最高可達(dá)75.6%。在外加Fe2+的天然氧化錳礦降解的體系中，投加Fe2+均可以不同程度的提高普施安藍(lán)MX-R的去除

5、率，當(dāng)Fe2+投加量為3.00 mmol/L時，6 h去除率最高可達(dá)74.64%。
　　在外加鹽酸羥胺的天然氧化錳礦降解的體系中，不同量的鹽酸羥胺均表現(xiàn)出顯著的強(qiáng)化去除普施安藍(lán)MX-R的作用，當(dāng)鹽酸羥胺投加量為150.00 mmol/L時，6h去除率可達(dá)95.89%，TOC6 h去除率為78.77%，該過程在破壞普施安藍(lán)MX-R分子發(fā)色基團(tuán)的同時，也引起了較大程度的普施安藍(lán) MX-R分子礦化。天然氧化錳礦降解普施安藍(lán) MX-R過程

6、，均表現(xiàn)為一級反應(yīng)動力學(xué)特征。普施安藍(lán) MX-R的氧化錳礦降解受到Mn2+、Fe2+、鹽酸羥胺的強(qiáng)化，這一現(xiàn)象表明反應(yīng)過程不完全是常規(guī)氧化還原反應(yīng)過程機(jī)制，可能存在類似Fenton過程的那種、強(qiáng)氧化性中間體參與的高級氧化反應(yīng)（Advanced Oxidation Processes，AOPs）；外源性Mn2+、Fe2+、鹽酸羥胺的加入，強(qiáng)化了這種活性中間體的生成。反應(yīng)過程中，天然氧化錳礦對普施安藍(lán)MX-R的吸附很小。
　　在外加鹽

7、酸羥胺的天然氧化錳礦降解體系中，在反應(yīng)開始，一次性投加鹽酸羥胺的方式比多次間段投加的普施安藍(lán) MX-R去除程度要大，低鹽酸羥胺濃度，表現(xiàn)出使其AOP反應(yīng)選擇性增加的效應(yīng)。天然氧化錳礦在降解時，有一定的重復(fù)利用性能，對于外加鹽酸羥胺的降解體系，天然氧化錳礦使用三次后，8h的普施安藍(lán)MX-R去除率依然可以達(dá)到83.65%?？梢姽鈱τ谕饧欲}酸羥胺的天然氧化錳礦降解有一定的增強(qiáng)作用，未遮光體系對普施安藍(lán) MX-R的降解程度明顯高于遮光體系。