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過硫酸氫鉀緩釋材料對水中四氯乙烯降解的研究分析

?  據悉,有研究基于水泥的過硫酸氫鉀鹽緩釋材料,以地下水里面常見的氯代烴四氯乙烯(PCE)為目標污染物,研究了緩釋材料的氧化劑釋放能力、PCE降解成果以及地下水水質的影響,該項研究的結果分析如下:

  一、過硫酸鹽緩釋成果:

  本試驗的緩釋材料主要由過硫酸鹽和水泥混合制作,水泥水化過程會生成Ca(OH),因此緩釋材料置于水體后,除釋放過硫酸鹽外,固態Ca(OH),也會不斷溶解,從而使水溶液保持一些堿度,達到堿活化過硫酸鹽的成果。

  由實驗得出,未加入NaOH時,1~14天過硫酸鹽濃度逐漸升高,由42.5g/L上升到57.6g/L,之后逐漸降低,21天時降到52.8g/L。溶液中的過硫酸氫鉀鹽濃度受緩釋材料釋放速率和過硫酸鹽反應速率兩個因素控制,1~14天緩釋材料釋放過硫酸鹽的速率高于堿活化消耗過硫酸鹽的速率,因此溶液中過硫酸鹽濃度逐漸升高。隨著時間增長,溶液中過硫酸鹽濃度和pH均不斷升高,14天后過硫酸鹽消耗速率高于釋放速率,導致溶液中過硫酸鹽濃度降低。

  緩釋材料中加入NaOH后,溶液中的過硫酸鹽濃度明顯降低,1~21天濃度為26.6~31.4g/L,這主要是因為加入NaOH后溶液的堿性緩沖容量明顯加強,發生堿活化,消耗過硫酸鹽含量。該體系中的過硫酸鹽濃度也是呈先升高后降低的趨勢。

  二、PCE降解成果:

  在緩釋材料能夠釋放某一濃度的過硫酸鹽,且溶液堿性緩沖容量較高的情況下,開展PCE降解試驗,觀察緩釋材料中加入NaOH的影響,結果得出:

  PCE在24h內基本整體降解,緩釋材料中添加NaOH能夠輕微增進PCE降解效率,表明過硫酸鹽緩釋材料能夠釋放過硫酸氫鉀鹽并提供堿度,通過堿活化過硫酸鹽的方式降解溶液中的PCE。此外,動力學擬合發現,試驗條件下,單純過硫酸鹽緩釋材料降解溶液中PCE的反應動力學常數為0.2347h-1,緩釋材料中加入NaOH,反應速率升高到0.2761h-1。由于未添加NaOH時反應溶液的緩沖容量已經較大,且加入NaOH對PCE降解強化成果不明顯,因此,后續試驗中緩釋材料未添加NaOH。

  三、結論:

 ?。?)過硫酸鹽緩釋材料在水溶液中能夠釋放某一濃度的過硫酸鹽和堿度,為堿活化過硫酸鹽提供條件。

 ?。?)過硫酸氫鉀鹽緩釋材料能夠降解水溶液中的PCE,且降解過程符合準一類反應動力學方程,材料中加入NaOH對PCE降解的促使成果不顯明。

 ?。?)陰離子和腐植酸對緩釋材料降解PCE均存在一些程度的制約作用,實際應用時需考慮地下水水質的影響。

 ?。?)緩釋材料循環利用3次仍能夠降解溶液中的PCE。

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