亞硫酸氫根活化高錳酸鹽高級氧化技術降解水中污染物研究進展

摘要：污染物亞硫酸氫根活化高錳酸根體系中的極速氧化降解表明活化高錳酸鹽產生了一種新的高級氧化技術。活化高錳酸根氧化降解有機污染物需要的反應時間很短。甚至與得到深度探究和優化的傳統的高級氧化技術相比，需要的降解時間也較低。

關鍵詞：亞硫酸氫鹽；高錳酸鹽；錳（Ⅲ）；高級氧化技術；污染物

中圖分類號：X131.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）03-0170-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.091

Abstract：The extraordinarily fast rates of contaminant oxidation in the permanganate/bisulfite process suggest that “activation” of permanganate might lead to a new class of advanced oxidation processes （AOPs） in water treatment. The contact times required to oxidize substantial concentrations of organic contaminants with activated permanganate are very short， even when compared with conventional AOPs that have been optimized and validated over many years of research and development.

Keywords： Bisulfite； Permanganate； Mn（III）； Advanced oxidation processes； Contaminants

近期，孫等人描述了一種基于亞硫酸氫根活化高錳酸鹽產生Mn（Ⅲ）的高級氧化技術[1]。由于在修復受污染水源和土壤和控制各種類型的污染物的廣泛應用，高錳酸鹽氧化降解污染物的機理已經得到深入探索。

1 結果與討論

1.1 Mn（Ⅲ）生成機理

Mn（Ⅲ）生成及氧化降解過程主要由方程式1-5所表示。從反應式2和4可以看出，在酸性條件下由于H+的大量存在可以抑制反應2和4的進行，從而有利于反應3降解污染物的進行。當然需要注意的是，亞硫酸氫根活化高錳酸鹽高級氧化技術是一種新工藝，涉及反應內部的很多化學反應機理還需要進一步的探究。尤其，進一步的研究需要確定這種能夠快速氧化有機物的氧化劑是Mn（Ⅲ）。

1.2 亞硫酸氫根活化高錳酸鹽降解有機污染物

通過表1中數據可以得出亞硫酸氫根活化高錳酸鹽體系降解有機污染物的速率是高錳酸鹽單獨氧化降解速率的3-6個數量級以上。盡管Mn（Ⅲ）氧化能力可能弱于HO·和SO4·-，但此系統下所產生的自由基數量是HO·和SO4·-的5-6個數量級以上。體系在初始pH=5的情況下甚至可以氧化降解高錳酸鹽完全無法降解的有機污染物。

通過Mn（Ⅲ）生成機理一節的描述，pH對亞硫酸氫根活化高錳酸根體系降解速率常數的影響很大。表2列出了pH對亞硫酸氫根活化高錳酸根體系氧化降解酚速率常數的影響。通過數據可以發現，隨著pH的逐漸升高反應速率常數逐漸降低。從pH=4到pH=9，速率常數降低兩個數量級。這些數據反過來證明了Mn（Ⅲ）生成機理一節關于降解機理的表述。

結果表明，在初始pH=5的情況，兩個反應基本沒有什么區別。而在初始pH=7的情況下也僅僅只有很小的變化。這表明亞硫酸氫根活化高錳酸根體系受離子影響較小。

1.3 剩余Mn的去除

亞硫酸氫根活化高錳酸根體系中引入Mn這一重金屬元素。如果不能有效去除將會對水體產生二次污染。實驗結果表明，亞硫酸氫根活化高錳酸根體系中Mn最后將會以Mn（Ⅱ）的形式存在。在處理末期將溶液pH調整為7可以有效去除Mn（Ⅱ）。這預示亞硫酸氫根活化高錳酸根體系未來在污水處理中有很大的潛能。

2 結論

亞硫酸氫根活化高錳酸根體系在酸性或則中性條件下可以有效降解污水中的有機污染物。踐行條件下由于Mn（Ⅲ）歧化分解速率加快導致Mn（Ⅲ）的利用率快速降低。與傳統的氧化劑相比，Mn（Ⅲ）的氧化降解速率是其幾個數量級以上。盡管氧化能力在個別條件下可能弱于HO·和SO4·-，但此系統下所產生的自由基數量是HO·和SO4·-的5-6個數量級以上。

參考文獻

[1] Sun，B.，Guan，X.，Fang，J.，Tratnyek，P.G.，2015b.Activation of Manganese Oxidants with Bisulfite for Enhanced Oxidation of Organic Contaminants： The Involvement of Mn（III）. Environ. Sci. Technol. 49（20）， 12414.

收稿日期：2017-05-08

作者簡介：徐金玲（1965-），女，學士，工程師，研究方向為環境監測。