ZN-Fe(Ⅱ)-AlLDHs還原去除水中溴酸鹽的研究.pdf

1、隨著臭氧氧化技術(shù)在飲用水深度處理中日益廣泛的應(yīng)用，臭氧氧化含溴水產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物溴酸鹽也引起了廣泛的關(guān)注。溴酸鹽因其較高的致癌可能性，已經(jīng)被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)歸入2B級(jí)人類潛在致癌物，我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)和《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定溴酸鹽最高允許濃度為10μg/L，開展對(duì)飲用水中溴酸鹽副產(chǎn)物進(jìn)行控制和去除的研究非常迫切。針對(duì)現(xiàn)有溴酸鹽控制和去除技術(shù)均存在一定缺點(diǎn)和不足，本文在總結(jié)

2、前人研究的基礎(chǔ)上，提出了利用鋅鐵鋁層狀雙氫氧化物去除溴酸鹽的技術(shù)。
　　本文在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，采用共沉淀混合-超聲震蕩-水熱晶化處理方法，制備出不同Zn/Fe/Al原子比的Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs，并開展了用于去除溴酸鹽試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中研究了接觸時(shí)間、投加量、初始溴酸鹽濃度、pH值、干擾離子等因素對(duì)溶液中溴酸鹽去除的影響。同時(shí)，也對(duì)Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs去除溴酸鹽的反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析，還對(duì)Zn-Fe(

3、Ⅱ)-Al LDHs的穩(wěn)定性和回用性能進(jìn)行了評(píng)估。通過燒杯實(shí)驗(yàn)考察了實(shí)驗(yàn)條件對(duì)Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs去除溴酸鹽的效果的影響。研究發(fā)現(xiàn):Zn/Fe/Al原子比為2∶2∶1的Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs去除性能較好，在高效去除溴酸鹽的同時(shí)也能保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs將溴酸鹽還原為溴離子，同時(shí)伴隨著部分的溴離子作為補(bǔ)償陰離子進(jìn)入層間，最終使得參與反應(yīng)后的Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs仍能保持原有的結(jié)

4、構(gòu);在較大pH值（中性及弱堿性條件下）范圍內(nèi)，Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs能有效地去除溴酸鹽。同時(shí)，水中共存離子一定程度上會(huì)影響溴酸鹽的去除效率，其影響程度與離子勢(shì)有關(guān)，離子勢(shì)較大的干擾陰離子對(duì)溴酸鹽去除的影響越顯著，其影響溴酸鹽去除的順序?yàn)?PO43-＞SO42-＞ CO32-＞ NO3-＞ ClO3-。但是，共存離子對(duì)Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs去除溴酸鹽的影響相對(duì)較小，除磷酸根離子外，當(dāng)硫酸根、碳酸根、硝酸根、氯酸根等共存

5、離子的濃度在78μmol/L（100倍于溴酸鹽濃度）以下時(shí)，Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs對(duì)溴酸鹽的去除率仍然可達(dá)90％以上。對(duì)Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs去除溴酸鹽的機(jī)理分析得出:去除溴酸鹽的全過程可分為兩個(gè)階段:第一階段溴酸鹽在LDHs層板上被還原為溴離子;第二階段，LDHs層狀架構(gòu)的穩(wěn)定過程，即吸附溶液中的陰離子到層間，補(bǔ)償層板新生的凈正電荷。溴酸根的離子勢(shì)較弱，容易受到溶液中其它陰離子的影響，因此溴酸根離子由Zn-Fe(Ⅱ

6、)-Al LDHs表面轉(zhuǎn)移到活性位點(diǎn)（即顆粒擴(kuò)散）是反應(yīng)的速控步，限制了反應(yīng)的速率。Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs去除溴酸鹽的反應(yīng)符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。借助X射線衍射儀、比表面積分析儀、掃描電子顯微鏡、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)Zn-Fe(Ⅱ)-Al LDHs的結(jié)晶、比表面積、形貌粒徑和化學(xué)組成等進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:Zn-Fe(Ⅱ)-Al(2∶2∶1) LDHs晶化效果較好，與溴酸鹽反應(yīng)后，仍然表現(xiàn)出層狀雙氫氧化物的特征，且反應(yīng)前后比