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解析活性炭溴化還原反應(yīng)的原理

瀏覽量: 點(diǎn)擊次數(shù):416 更新時(shí)間:2022-09-14   時(shí)間:2022-09-14

活性炭從水中除去化合物,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)除去氯和氯氨,并且用作通用過(guò)濾介質(zhì)。然而,其用于還原溴酸鹽的用途尚不清楚。大多數(shù)沒(méi)有意識(shí)到活性炭驗(yàn)證方法的局限性,或者不是的活性炭都是相似的,經(jīng)過(guò)改性后的活性炭。
溴酸鹽(BrO3-)是由臭氧與天然溴在飲用水中反應(yīng)形成的副產(chǎn)物。雖然使用標(biāo)準(zhǔn)氯化消毒不可能形成溴酸鹽,但有一些證據(jù)表明,商業(yè)上可獲得的次氯酸鈉溶液可能含有溴酸鹽作為污染物。溴酸鹽是一種高毒性物質(zhì),導(dǎo)致不可逆的情況,耳聾和死亡。因此,一些環(huán)保機(jī)構(gòu)已將10μgL為飲用水中可接受濃度的污染物水平(MCL)。
       飲用水中溴酸鹽形成的重要前提是溴化物。飲用水中的平均溴化物濃度約為100μgL。由于溴酸鹽為63%溴化物,所以在溴氧化時(shí),需要6.3微克升的溴化物就需要轉(zhuǎn)化為溴酸鹽,過(guò)MCL。地下水中溴的天然來(lái)源是沉積巖中的鹽水侵入和溴化物溶解。溴通常在飲用水中以次溴酸(HOBr-)或次溴酸鹽(OBr-)的形式存在。當(dāng)暴露于臭氧化時(shí),溴離子容易被氧化成溴水溶液。
為了了解溴酸鈉形成,需要對(duì)臭氧分解的理解。臭氧可以子啊形成副產(chǎn)物中發(fā)揮直接(分子臭氧途徑)或間接(羥基自由基途徑)氧化作用。臭氧與溴離子直接反應(yīng)形成次溴酸鹽和氧氣。
O3+Br-O2+OBr-
      兩個(gè)臭氧分子與次溴酸鹽直接反應(yīng)形成溴酸鹽和氧氣。或者,次溴酸鹽可以與通過(guò)破壞臭氧產(chǎn)生的多個(gè)羥基自由基反應(yīng)。
2O3(或OH*)+OBr-2O2+BrO3
      這些反應(yīng)是廣義的,而不是平衡的,但是他們對(duì)溴酸鹽形成中的作用機(jī)制給出了的概述。
使用差示反應(yīng)器進(jìn)行測(cè)試以標(biāo)準(zhǔn)煤質(zhì)活性炭和催化活性炭的反應(yīng)速率。典型的活性炭特性反應(yīng)速率顯示反應(yīng)遵循反應(yīng),重要的是數(shù)據(jù)顯示催化活性炭的反應(yīng)速率比標(biāo)準(zhǔn)活性炭快3、4倍。
水的分析證實(shí)溴酸鹽破壞的反應(yīng)產(chǎn)物是溴化物。催化活性炭的反應(yīng)速度越快,可使更短的接觸時(shí)間系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于的使用。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):典型的性能如碘值不能用于預(yù)測(cè)溴酸鹽還原性能,然而,通過(guò)過(guò)氧物數(shù)量測(cè)定的催化活性可用于適用的活性炭。
活性炭現(xiàn)實(shí)**應(yīng)用差示反應(yīng)器研究可用于測(cè)定反應(yīng)速率。然而,需要進(jìn)行測(cè)試來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。關(guān)于減少溴酸鹽的研究已經(jīng)采用了小規(guī)模柱試驗(yàn)(RSSCT)程序,其被設(shè)計(jì)用于吸附應(yīng)用,并且不能的轉(zhuǎn)化為存在不同的機(jī)理,如氧化還原或者離子交換的應(yīng)用。使用實(shí)際的粒徑活性炭和全尺寸的接觸時(shí)間進(jìn)行柱研究以驗(yàn)證性能。使用30分鐘接觸時(shí)間和催化的活性炭,溴酸鹽可以從平均110ppb的溴酸鹽平均低到平均小于5ppb。
差示反應(yīng)器溴化物還原反應(yīng)為溴化物。顯示標(biāo)準(zhǔn)活性炭性能如碘值不能用于表明溴酸鹽還原性能。通過(guò)過(guò)氧化物數(shù)量測(cè)定的催化活性炭確實(shí)給出了溴酸鹽還原性能的一些跡象。研究數(shù)據(jù)顯示活性炭可用于將溴酸鹽還原成可接受的水平。


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