论文部分内容阅读
苯并三唑类(BTris)是一种广泛使用的工业和家用添加剂,近年来作为一种有机污染物在机场排水和金属铜加工工艺排水中被检出。由于其潜在的致癌致突变性引起了国外(特别是欧美发达国家)的关注。但因其不能通过常规的污水处理工艺被去除且具有较低的可生物降解性,相关的去除方法报道也较少。在我国,对于BTris的研究均是关于工业合成方面的,对于这类物质在水环境污染及其去除的相关研究鲜有报道。本课题选择了两种具代表性的BTris物质:苯并三唑(Benzotriazole,BTri)和5-甲基苯并三唑(5-methyl-1H-benzotriazole,5-MBTri)进行研究。在实验室基础上先建立了BTris类物质的测定分析方法,考察了单独臭氧氧化条件下对BTri及5-MBTri的去除效能及相关的动力学参数,以提出一种较好去除BTris的方法。对于单独臭氧氧化BTris的动力学,测定了臭氧分子与BTris直接反应速率常数kBTrisO3,表观速率常数kBTris,通过竞争动力学测定了羟基自由基反应的速率常数kBTris·OH。对于BTri,kBTriO3=20.18L/(mol·s),kBTri·OH=2.68×109L/(mol·s),在中性(pH为6~8)条件下,表观速率常数kBTri与pH呈线性关系。对于5-MBTri,k5-MBTriO3=90.24L/(mol·s),k5-MBTri·OH=8.42×109L/(mol·s),中性偏碱性(pH为7~9)条件下,表观速率常数k5-MBTri与pH亦呈线性关系。实验考察了初始投加浓度、初始pH值、自由基抑制剂、反应温度及水中常见阴离子对臭氧氧化BTris效能的影响。在一定的臭氧浓度下,反应的去除率随着BTris浓度的增加而降低,计算出O3/BTris的最佳投配质量比约为0.9:1;通过对反应初始pH值的考察发现,反应的去除效能随着pH的提高而增加,特别是在碱性条件下,由于臭氧自分解产生的羟基自由基的无选择性氧化能力提高了反应的去除率,间接证明·OH参与氧化BTris的反应,说明臭氧化去除BTri是O3和·OH共同作用的结果;自由基抑制剂叔丁醇的加入使反应效能降低,表明·OH参与了臭氧氧化BTri的过程;温度升高可以提高活化分子的数量,使有效碰撞增加,从而提高反应速率;自然水体中常见阴离子NO3-、SO42-、Cl-单独存在时,对反应并无明显影响,但另一种阴离子HCO3-对反应影响较大,主要因其对反应有两方面影响:一方面,HCO3-作为自由基抑制了反应体系中·OH的生成从而降低反应效能,另一方面,HCO3-的存在增大了反应体系的pH值从而加速O3的分解速率使反应效能提高。通过以上单独臭氧氧化BTris效能和动力学的研究,证明单独臭氧氧化可以有效去除水体中苯并三唑类物质,且5-MBTri因其甲基官能团的存在导致其活性高于BTri,同样的实验条件下在水体中更容易被去除。