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              測地所在含有機膦廢水的氧化降解過程與機制研究取得進展
              2019-05-20| 【 】|閱讀次數: |文章來源:

                有機膦酸鹽由于對金屬離子具有極強的螯合能力,具有緩蝕與阻垢雙重功效,其在反滲透法廢水淨化與海水淡化等領域具有廣泛應用,同時在石油工業、冷卻系統以及制藥工業中也有廣泛應用。在反滲透廢水回用過程中,高濃度有機膦酸鹽阻垢劑的存在限制了濃縮廢水的再利用率。因而,去除反滲透廢水中有機膦阻垢劑有利于進一步提高廢水的回用效率。另一方面,有機膦酸鹽常常包含多個膦酸官能團和胺基骨架結構,在自然水體中易發生緩慢的降解而連續釋放生物可利用的正磷酸鹽。因而,直接排放含有有機膦酸鹽的反滲透廢水或其他廢水會加速水體富營養化,而且在受納水體中,有機膦酸鹽會與金屬離子螯合,增加金屬的生物利用度和毒性。因而,在含有機膦酸鹽廢水排放之前,迫切需要去除有機膦酸鹽。 

                然而,目前經濟高效的有機膦酸鹽去除技術還較爲欠缺。測地所環境與災害監測評估湖北省重點實驗室王智副研究員聯合加州大學河濱分校Haizhou Liu副教授團隊研究了紫外光/過硫酸鹽氧化體系對一種典型有機膦酸鹽(Nitrilotris-methylenephosphonic acid, NTMP)的降解過程與機制。結果表明,紫外光/過硫酸鹽能有效地降解NTMP,反應遵照僞一級動力學。中性條件有利于NTMP降解,在高堿性條件下(pH11.5)降解受到明顯抑制,這主要是由于硫酸鹽自在基SO4濃度降低所致。利用化學探針精密測量技術,初次定量了反應體系中兩種主要自在基SO4HONTMP反應的二級動力常數分別爲(2.9 ± 0.6) × 107 M-1s-1(1.1 ± 0.1) × 108 M-1s-1SO4NTMP降解起主要作用(62%-95%),在pH 4 ~ 11.5之間,SO4的穩態濃度比HO11-54倍。在實際含有機膦酸鹽的廢水中,氯化物和碳酸氫鹽的存在會顯著影響NTMP的降解速率。通過降解産物的測定,我們確定了NTMP的降解路徑。經濟性比較表明,紫外光/過硫酸鹽氧化體系降解NTMP的費用僅爲紫外光/雙氧水降解體系的5%-45%。該研究表明,紫外/过硫酸盐氧化法是一种经济高效的有机膦酸盐类污染物去除技术,可用于类似废水的深度处理與回用,在当前水生态环境保护與水资源回用中发挥重要作用。 

              1 紫外光/過硫酸鹽降解NTMP機理模型

              2 pHNTMP降解影响实测值與模袌D扑阒

                3 (a)紫外-过硫酸降解体系中磷酸盐生成速率與总有机碳降解速率的关系;

              (b)NTMP降解路徑 

                该研究得到摇摇乐彩票创新青年促进会、摇摇乐彩票公派出国留学计划、湖北省晨光计划以及美国自然科学基金赞助。研究成果“Degradation of Nitrilotris-Methylenephosphonic Acid (NTMP) Antiscalant via Persulfate Photolysis: Implications on Desalination Concentrate Treatment” 爲題于51日發表在水資源水環境領域一區Top期刊Water Research (IF 7.051) 

                全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135419303689 

               

               
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