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过硫酸氢钾缓释材料对水中四氯乙烯降解的研究分析

  据悉,有研究基于水泥的过硫酸氢钾盐缓释材料,以地下水里面常见的氯代烃四氯乙烯(PCE)为目标污染物,研究了缓释材料的氧化剂释放能力、PCE降解成果以及地下水水质的影响,该项研究的结果分析如下:

  一、过硫酸盐缓释成果:

  本试验的缓释材料主要由过硫酸盐和水泥混合制作,水泥水化过程会生成Ca(OH),因此缓释材料置于水体后,除释放过硫酸盐外,固态Ca(OH),也会不断溶解,从而使水溶液保持一些碱度,达到碱活化过硫酸盐的成果。

  由实验得出,未加入NaOH时,1~14天过硫酸盐浓度逐渐升高,由42.5g/L上升到57.6g/L,之后逐渐降低,21天时降到52.8g/L。溶液中的过硫酸氢钾盐浓度受缓释材料释放速率和过硫酸盐反应速率两个因素控制,1~14天缓释材料释放过硫酸盐的速率高于碱活化消耗过硫酸盐的速率,因此溶液中过硫酸盐浓度逐渐升高。随着时间增长,溶液中过硫酸盐浓度和pH均不断升高,14天后过硫酸盐消耗速率高于释放速率,导致溶液中过硫酸盐浓度降低。

  缓释材料中加入NaOH后,溶液中的过硫酸盐浓度明显降低,1~21天浓度为26.6~31.4g/L,这主要是因为加入NaOH后溶液的碱性缓冲容量明显加强,发生碱活化,消耗过硫酸盐含量。该体系中的过硫酸盐浓度也是呈先升高后降低的趋势。

  二、PCE降解成果:

  在缓释材料能够释放某一浓度的过硫酸盐,且溶液碱性缓冲容量较高的情况下,开展PCE降解试验,观察缓释材料中加入NaOH的影响,结果得出:

  PCE在24h内基本整体降解,缓释材料中添加NaOH能够轻微增进PCE降解效率,表明过硫酸盐缓释材料能够释放过硫酸氢钾盐并提供碱度,通过碱活化过硫酸盐的方式降解溶液中的PCE。此外,动力学拟合发现,试验条件下,单纯过硫酸盐缓释材料降解溶液中PCE的反应动力学常数为0.2347h-1,缓释材料中加入NaOH,反应速率升高到0.2761h-1。由于未添加NaOH时反应溶液的缓冲容量已经较大,且加入NaOH对PCE降解强化成果不明显,因此,后续试验中缓释材料未添加NaOH。

  三、结论:

  (1)过硫酸盐缓释材料在水溶液中能够释放某一浓度的过硫酸盐和碱度,为碱活化过硫酸盐提供条件。

  (2)过硫酸氢钾盐缓释材料能够降解水溶液中的PCE,且降解过程符合准一类反应动力学方程,材料中加入NaOH对PCE降解的促使成果不显明。

  (3)阴离子和腐植酸对缓释材料降解PCE均存在一些程度的制约作用,实际应用时需考虑地下水水质的影响。

  (4)缓释材料循环利用3次仍能够降解溶液中的PCE。