Fe%2fCu催化还原去除饮用水卤化消毒副产物三氯乙酸的研究.pdfVIP

Fe／Cu催化还原去除饮用水卤化消毒副产物三氯乙酸的研究 楚文海，高乃云掌，赵世嘏，伍海辉，董秉直 (同济大学污染控制与资源化研究国寥重点实验蜜，上海200092) 摘要：以高致癌风险的饮用水卤化消毒副产物(DBPs)三氯乙酸(TCAA)为去除霹 标物，研究了Fe／Cu催化还原去除TCAA的效果，包括Fe／Cu质量比、Fe／Cu混合物投加量、 磷、有孰物浓度争摇床转速等瓣素对Fe／Cu催纯还原去徐TCAA妁影响。结果表臻，Fe／Cu 受萄影响；在摇床转速、反应峙阀、投加薰、磷值和UV2并分别为200r／rain、160rain、609、 6．82和0．117cml的条件下，Fe／Cu催化还原对TCAA的去除率达到97．39％，并且Cu未被 消耗，外扩散FeYCu催化还原反应的影响可以忽略，FdCu对TCAA的催化还原脱氯降解过 程符合拟一缀反应。 关键词：铁／铜催化还原；卤化消毒副产物；蠢氯乙酸；饮用水 1974年，自Rook在氯消毒后的饮用水中检崮三氯甲烷(THMs)戬来瑟】，对饮麓永氯纯 消毒副产物的研究已l成为国际水处理界研究的重点课题，1983年，Christmaa首次发现饮用 水中鲍卤乙黢(HAAs)，并证实HAAs是继噩丑迈s之后又一大类氯化消毒副产物【2j，且其致癌 风险大大高于三卤甲烷f3】。饮溺水中卤化消毒副产物HAAs共包括丸种物质，焉最常被检溅 别是THIns的50倍相100倍Ⅳ】，本研究选取致瘸风险相对较高的TCAA作为主要研究目标 物。 20世纪80年代，美国科学家Sweetly首次报道了用金属铁还原氯代脂肪烃的稀溶液，随 惹Gillham提鑫金麓铁可|；乏用予缝下承麓就地修复嘲，零价铁还暴技术_燕水处理中的应甩越来 iron，ZVI)处理，去除速率较慢，通过翻入 越广泛。有些污染物单纯用零价铁(zero-valent 适量催化剂(Pd、Ni和Cu等)，可加速反应进行，逐渐形成零价铁催化还原技术，相对光／ 嚷催化氧化技术[71，零价铁催他还蒙技术可以节省大量能量消耗。20年来，零价铁被广泛应 用于环境中有机物和无机物的降解与去除，包括对THIⅥs等消毒副产物的去除研究疆一，然 而，采用Fe／Cu催化还原方法降解去除饮用水中的TCAA还未见报道。 1实验部分 1．1药品与试剂 将翻工厂取来翡铁废料和锅废料先臻除漓剂除油，并用囊来水狰洗干净，接饕耀3％的撩 硫酸浸泡除锈，并用高纯水冲洗干净，将其烘干放进烘箱105℃恒温烘干，并按一定比例均 匀混合保存f101，BE嘲氧气吸附法测得比表面积为2．57m2／g。 TCAA标准物质、萃取刹甲基叔丁萎醚(MTBE)秘内标物l，2一二溴丙烷均购爨 Sigma-Aldrich公司，去离子水由复旦大学提供，铁废料和铜废料取至机械加工厂，还原铁粉、 无水硫酸钠、硫酸、氢氧化钠和腐殖酸等皆为分析纯。 基金项目：国家科技爨大专项资助(编号：2008ZX07421-002) ’gaonaiyun@sina．com -296—· 1．2实验装置 本试验所用的反应器为3L的定制玻璃瓶，瓶口可用橡胶塞塞住，瓶中间留一取样口，反 应过程中将Fe／Cu混合物加入该反应器，盖紧瓶塞，放在摇床上震摇，转速为200r／rain，使 得Fe／Cu混合物和受试溶液充分接触，反应160rain，取样频率为20rain一次。 1．3分析方法 TCAA分析方法是根据美国EPA的HAAs钡I]定方法：微量萃取衍生化毛细管气相色谱法建 立起来的，所用检测仪器为：岛津GC2010气相色谱仪和电子捕获检测器(ECD)，具体分析 步骤和仪器条件详见文献【111。TCAA测定标准曲线如图1所示。 图1三氯乙酸标准曲线 2结果与讨论 2．1不同Fe／Cu质量比对去除TCAA的影响 为研究不同Fe／Cu质量比对TCAA的脱氯去除效果，配置浓度为350 ag／L左右的TCAA 溶液，分别在单独Fe、Fe／Cu质量比10：1和20：1的情况下进行对比实验，试验结果如图2所 示。 一_-，葛I菩爱《《u一 图