论文摘要：本文考察了高铁酸钾氧化水中微量嗅味污染物——二甲基三硫醚的动力学规律，在pH为10的条件下探讨了有机底质，同浓度水平其它嗅味污染物等因素对二甲基三硫醚去除效果的影响。结果表明，在0～30s内高铁酸钾能极快的氧化二甲基三硫醚，去除率可达到60%以上；在60～600s内氧化速率则趋于平缓。高铁酸钾对二甲基三硫醚的氧化过程符合三级反应动力学模型，反应动力学常数k为6.57×10img1L/(s·mg)；影响因素研究表明，腐植酸类有机底质（COD 1.8～4.5mg/L）对氧化反应速率没有明显变化；以β-环柠檬醛(0～1556.3μg/L)为代表，水中存在的其它嗅味物质可对二甲基三硫醚的氧化速率产生影响，导致其反应速率随着物质浓度的增加而降低。
论文关键词：嗅味污染物,二甲基三硫醚,高铁酸钾,动力学,氧化反应
近年来随着地表水污染的加剧，国内发生了多起由嗅味污染引起的供水事故，其中大部分是藻类等生物及其代谢产物造成的，如蓝藻代谢产生的具有霉味和土味的2-甲基异茨醇和土臭素；藻类等有机体发酵产生的具有强烈辛臭味的二甲基三硫醚等。饮用水嗅味污染的控制技术因污染源物质的性质差别而各不相同，2-甲基异茨醇和土臭素通常难以被常用氧化剂氧化，易被活性炭吸附去除，二甲基三硫醚的则易被氧化去除。
高铁酸盐是一种高效、多功能的水处理药剂，具有很强的氧化性，在偏酸性条件下，高铁酸钾的氧化电位可达2.2eV。在与还原性污染物质发生反应后，Fe（Ⅵ）最终被还原成Fe（Ⅲ），Fe（Ⅲ）具有良好的絮凝性，能有效絮凝、助凝除去水中的微细悬浮物，如有研究表明，高铁酸盐可有效去除水源水中的藻类，并具有见效快和无二次污染的优点。目前，将高铁酸盐用于藻生嗅味污染控制的研究较少，本文以高藻水中常见嗅味污染物——二甲基三硫醚为研究对象，探讨了高铁酸钾对水中微量存在的嗅味污染物的氧化过程，为实现高铁酸钾对藻及其微量代谢产物的共去除提供前期研究基础。
1试验材料与方法
1.1试验仪器和试剂
气相色谱仪GC2014（岛津，日本），RT-5毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm），FID检测器；六联磁力搅拌器。
二甲基三硫醚（标准试剂，日本TCI），正己烷（色谱纯，德国CNW），乙醇、硫代硫酸钠和碳酸氢钠等试剂均为分析纯。试验用水为蒸馏水。自制高铁酸钾固体，未提纯，纯度大于20%，杂质主要为KOH，由于药剂的使用量少，且反应条件进行了设定，因此杂质碱不会对反应造成影响，药剂满足使用要求。
1.2试验方法
（1）二甲基三硫醚的测定方法
采用液液萃取对水样中微量二甲基三硫醚进行富集预处理，有机相进行GC-FID测定。色谱条件为进样口温度250℃，无分流进样；初始温度50℃，以15℃/min的速率升温至150℃，再以30℃/min速率升温至240℃；载气流速为1.5mL/min；进样体积为1μL。二甲基三硫醚保留时间为3.419min。
（2）氧化过程试验方法
随着pH的降低，高铁酸钾的氧化性越来越强，但随之稳定性变得极差，在很短的时间内自动分解为Fe(Ⅲ)，在碱性下则反之。为解决稳定性与氧化性的矛盾，同时确保试验的一致性，将反应pH稳定在10。
采用蒸馏水配制含一定初始浓度二甲基三硫醚的水样，分别置于烧杯中，投加一定量的高铁酸钾进行氧化试验，反应一定时间后测定水样中剩余二甲基三硫醚浓度，过量氧化剂由硫代硫酸钠消耗。
2结果与讨论
2.1高铁酸钾投加量对氧化反应速率的影响
二甲基三硫醚的初始浓度为610±10mg/L，高铁酸钾投加量分别为7.2、9.1、10.8和14.5mg/L，氧化剂投加量对二甲基三硫醚氧化速率的影响结果见图1。
图1不同剂量高铁酸钾氧化二甲基三硫醚
Fig.1Oxidationreactionofdimethyltrisulfideunderdifferentdosageofpotassiumferrate
如图1所示，随着高铁酸钾投加量的增加，二甲基三硫醚的氧化降解速率逐渐加快。高铁酸钾氧化二甲基三硫醚的过程主要可分二个阶段，第一阶段在0~30s之间，为快速氧化区，主要是Fe(Ⅵ)起作用，二甲基三硫醚被迅速的分解。第二阶段在60s~600s之间，为缓慢氧化区，主要是Fe(Ⅳ)和Fe(Ⅴ)起作用。
经分析发现，在高铁酸钾剂量绝对过量的条件下，在快速氧化去内，二甲基三硫醚的氧化降解曲线呈现伪二级反应动力学的特征。不同高铁酸钾剂量下，二甲基三硫醚氧化降解的伪二级反应动力学方程拟合结果如图2、3和表1所示。
图2快速氧化区不同剂量高铁酸钾氧化二甲基三硫醚拟合曲线
Fig.2Oxidationfitcurvesofdimethyltrisulfideunderdifferentdosageofpotassiumferrateatrapidoxidationzone
图3缓慢氧化区不同剂量高铁酸钾氧化二甲基三硫醚拟合曲线
Fig.3Oxidationfitcurvesofdimethyltrisulfideunderdifferentdosageofpotassiumferrateatslowoxidationzone
表1不同剂量高铁酸钾氧化二甲基三硫醚反应动力学参数
Table1Kineticsparametersofdimethyltrisulfideunderdifferentdosageofpotassiumferrate
|
反应时间（s）
|
高铁酸钾剂量（mg/L）
|
拟合方程
|
K （s ）
|
R
|
t （s）
|
|
0～30
|
7.2
|
1/C=-1×10 t+0.0016
|
1×10
|
0.9699
|
161.8
|
|
9.1
|
1/C=-2×10 t+0.0017
|
2×10
|
0.9577
|
81.9
|
|
10.8
|
1/C=-3×10 t+0.0017
|
3×10
|
0.9608
|
54.2
|
|
14.5
|
1/C=-5×10 t+0.0017
|
5×10
|
0.995
|
33.0
|
|
60～600
|
7.2
|
LnC=-3×10 t+6.218
|
-3×10
|
0.9751
|
2310.0
|
|
9.1
|
LnC=-2×10 t+6.1003
|
-2×10
|
0.9772
|
3465.0
|
|
10.8
|
LnC=-3×10 t+5.9567
|
-3×10
|
0.9899
|
2310.0
|
|
14.5
|
LnC=-4×10 t+5.6857
|
-3×10
|
0.9931
|
1732.5
|
由图2，3和表1可知，二甲基三硫醚氧化过程动力学拟合结果相关性良好，R的均大于0.95。 1/3 1 2 3 下一页 尾页 |
