水中典型阴离子对真空紫外光解生成H2O2的影响研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sam_rao
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真空紫外辐照技术是一种绿色、高效的水处理技术。由于其波长短,能量强,同时生成大量可有效降解污染物的自由基,被广泛应用于高级氧化处理工艺中。过氧化氢(H2O2)是真空紫外辐照水体的重要产物之一。通过H2O2生成量来评价真空紫外在高级氧化中的效能,系统地研究真空紫外辐照过程中H2O2的生成规律,有助于真空紫外在深度净化的应用,为实际工程应用提供依据。真空紫外低压汞灯可激发产生185 nm和254 nm两种波长的紫外光。为区分这两种紫外线在H2O2生成过程中的作用,本文分别考查仅激发产生254 nm的单波长和激发254 nm和185 nm的双波长低压汞灯辐照时H2O2的生成规律。结果表明,H2O2的生成是通过185 nm紫外光裂解水后产生自由基在一系列链式反应后生成的,而真空紫外灯激发的254 nm紫外光作用为降解H2O2。通过研究不同溶解氧含量下真空紫外辐照纯水过程中H2O2的生成规律,结果表明H2O2的最大生成浓度与溶解氧无关,表明H2O2主要来自于185 nm紫外光裂解纯水生成的羟基自由基(·OH)。通过建立辐照过程中H2O2生成动力学模型发现,H2O2的生成速率与稳态·OH浓度平方存在良好的线性关系(R2=0.97),进一步验证真空紫外辐照纯水过程中产生的·OH是最终生成的H2O2的前体物。在实际工程应用中,真实水体中广泛存在无机阴离子不容忽视。为了揭示水中常见无机阴离子对紫外辐照技术的影响,本文考察了包括氢氧根、碳酸根、碳酸氢根、磷酸氢根、磷酸二氢根、硝酸根、亚硝酸根、氯、溴、碘离子在内的十种阴离子对H2O2生成的影响。结果表明,氢氧根、碳酸根、碳酸氢根、磷酸氢根、磷酸二氢根主要通过与·OH反应,抑制H2O2的生成。硝酸根离子和亚硝酸根离子作为吸光物质,通过竞争吸光降低紫外光生成·OH的量,进而减少H2O2生成。与此同时,光解硝酸根离子还会生成少量亚硝酸根离子,其与·OH反应会进一步抑制H2O2生成。氯离子抑制H2O2生成,氯离子价态没有发生变化。溴离子因本身的吸光特性可抑制·OH生成,其与·OH反应生成的中间产物还进一步淬灭新生成的H2O2,从而加速H2O2降解。碘离子对H2O2生成影响存在双向作用。一方面,由于其吸光特性,碘离子会抑制·OH生成。另一方面,1 mol碘离子被·OH氧化为碘酸根离子过程会生成6 mol电子,这些电子与溶解氧反应生成H2O2。上述现象和结论通过构建反应动力学模型得到验证。
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