高铁酸钾对水处理过程中碘物质转化规律的研究

发布时间：2020-04-25 10:33

【摘要】：在用传统消毒剂(如液氯、氯胺等)处理含碘的自然水体的过程中发现了碘代消毒副产物的生成。相比于氯代和溴代消毒副产物,碘代消毒副产物展现出更强的遗传毒性和细胞毒性。碘离子在自然水体中普遍存在,沿海地区饮用水厂原水中的碘离子含量相比于内陆地区更高。高铁酸钾作为一种环境友好型氧化剂具有很强的氧化能力,高铁酸钾能有效氧化多种有机污染物,同时高铁酸钾还能有效杀死细菌、病毒等微生物。本课题旨在研究高铁酸钾氧化含碘水体生成碘代副产物的情况以及高铁酸钾氧化体系中碘物质的转化规律。首先测定了高铁酸钾氧化碘离子和次碘酸的反应速率。高铁酸钾氧化碘离子和次碘酸的反应速率均随着pH的升高而减小,当pH从5升高到10,高铁酸钾氧化碘离子的二级反应速率常数从2.16×10~4 M~(-1)s~(-1)减小到71 M~(-1)s~(-1),高铁酸钾氧化次碘酸的速率常数从1.6×10~5 M~(-1)s~(-1)减小到8.3×10~2 M~(-1)s~(-1)。研究高铁酸钾和碘离子、次碘酸反应的化学计量学,高铁酸钾和碘离子、次碘酸反应的化学计量比分别为2和1.3。研究高铁酸钾氧化碘离子和次碘酸的过程中碘物质的转化规律。高铁酸钾氧化碘离子过程中迅速将碘离子氧化为次碘酸,随后高铁酸钾逐渐将次碘酸氧化为碘酸盐;高铁酸钾氧化次碘酸的过程中直接将次碘酸氧化为碘酸盐。高铁酸钾浓度的增加会促进碘离子和次碘酸向碘酸盐的转化。磷酸盐浓度的增加会促进高铁酸钾氧化碘离子的反应,抑制高铁酸钾和次碘酸的反应,在pH=7条件下,当磷酸盐缓冲的浓度从0增加到100 mM时,高铁酸钾和碘离子反应的二级速率常数从9×10~3 M~(-1)s~(-1)增加到1.8×10~4 M~(-1)s~(-1),而高铁酸钾和次碘酸反应的二级速率常数从1.1×10~5 M~(-1)s~(-1)减小到5.4×10~4 M~(-1)s~(-1)。研究原水中高铁酸钾氧化碘离子和次碘酸的动力学,高铁酸钾在原水中氧化碘离子和次碘酸的速率常数分别为2.4×10~2 M~(-1)s~(-1)、4.2×10~3 M~(-1)s~(-1),上述两个速率常数小于同等条件下配水中的速率常数,表明原水中的还原性物质消耗了高铁酸钾,减小了高铁酸钾氧化碘离子和次碘酸的速率。选择碘仿作为碘代副产物的代表物质,研究高铁酸钾/碘离子/腐殖酸体系中碘仿的生成规律。在pH=7,碘离子浓度为20μM,腐殖酸浓度为5 mg/L,高铁酸钾浓度分别为10、40、80μM的条件下,体系中均没有发现碘仿的生成,得出高铁酸钾氧化体系氧化含碘水生成碘代副产物的风险很小。
【图文】：

示意图,模式,示意图,碘离子

碘离子的动力学实验度仪的 single-mixing 模式执行高铁L 的烧杯，，在一个烧杯中加入 10 m入一定体积的高铁酸钾母液，配制 10 mL 的 Milli-Q 水和一定体积的碘 2-1 为 single-mixing 模式的简易示自动进样功能的注射器中，注射器中装有指定浓度的碘化钾溶液，点器 B 中的溶液会等体积进入到比色器可记录反应过程中吸光度的变化子反应过程中高铁酸钾的吸光度随即可得到不同浓度的碘离子和高铁化。

示意图,模式,示意图,碘酸盐

图 2-2 sequential-mixing 模式示意图转化规律的实验氧化碘离子和次碘酸反应过程中碘离子、次碘酸和碘酸盐光光度仪的 single-mixing 和 sequential-mixing 模式测定。和次碘酸浓度的测定在 2.3.2 中已经叙述过。检测碘酸盐ixing 模式注射器 B 中的溶液替换为 64 mM 磷酸和 5 mM酸钾和碘离子的反应，注射器 A、B、C、D 中的溶液分钾（溶到 64 mM 磷酸中）、100 μM 高铁酸钾溶液和 25先设定一个 pre-determined aging period，反应开始时 C 的碘化钾溶液被等体积推动到 aging loop 中开始反应，的 pre-determined aging period 时，注射器 A 中的缓冲溶液液进入到比色皿中，同时注射器 B 中的 5 mM 碘化钾溶皿中。在比色皿中高铁酸钾、次碘酸、碘酸盐均可以和过碘三负离子，波长设置为 351 nm，比色皿长度设置为 0.2
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】