腐殖酸对高锰酸钾氧化苯酚的影响及其作用机制

中国环境科学2015，35(10)：3041-3045ChinaEnvironmentalScience腐殖酸对高锰酸钾氧化苯酚的影响及其作用机制陈梦妍，朱亮，张静(河海大学环境学院，浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京210098)摘要：以黄腐酸和黑腐酸为代表，研究了腐殖酸对高锰酸钾氧化苯酚的影响；采用Stevenson腐殖酸为模型，探讨了腐殖酸中不同官能团对高锰酸钾氧化苯酚动力学的影响，并通过光谱表征手段探讨了腐殖酸影响高锰酸钾氧化苯酚的作用机制．结果表明，黑腐酸对高锰酸钾氧化苯酚的促进作用明显高于黄腐酸，二者最高可将苯酚去除率从54．6％提高至95．3％和79．O％腐殖酸中的醌基、酚基基团对氧化都有促进作用：而芳香族脂肪酸、葡萄糖和氨基酸基团则对氧化速率无影响．红外光谱分析表明，黑腐酸比黄腐酸含有更多的醌基和酚基结构，因此黑腐酸对高锰酸钾氧化苯酚动力学的促进程度更大．关键词：腐殖酸；富里酸；高锰酸钾；苯酚中图分类号：x171．5文献标识码：A文章编号：1000～6923(2015)10—3041—05Influenceandmechanismofhumicacidsontheoxidationofphenolbypermanganate．CHENMeng-yan，ZHULiang，ZHANGJing。(KeyLaboratoryofIntegratedRegulationandResourceDevelopmentonShallowLakes，MinistryofEducmion，CollegeofEnvironment，HohaiUniversity,Nanjing210098，China)．ChinaEnvironmentalScience，2015，35(10)：3041~3045Abstract：Theinfluencesoffulvicacidandhumicacidonphenoloxidationbypermanganatewereevaluated．Theefectsofdiferentgroupsinthemodelhumicacid，thestructureofwhichwasproposedbyStevenson，onthekineticsofphenoldegradationwereexaminedbybatchexperiments．ThemechanismwasexploredbyFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)．Humicacidincreasedtheremovalofphenolfrom54．6％to95_3％．whileflvicacidonlyincreasedthatto79．O％．Boththequinoneandphenolicgroupsinhumicacidandfulvicacidacceleratedthedegradationkineticsofphenol，whilethearomaticfattyacidgroups，glucosegroupsandaminoacidgroupshadnegligibleefects．TheFTIRanalysisconfirmedthathumicacidhasmuchmorequinonegroupsandphenolicgroupsthanfulvicacid．Keywords：humicacid；fulvicacid；permanganate；phenol腐殖酸广泛存在于自然环境中，同时也是天然水体中溶解性有机物的主要组成部分[1】．腐殖酸的存在对水处理过程影响非常大，它会与金属离子络合影响金属离子的稳定性、增加金属离子去除的难度【3；在常规水处理工艺中，它会包裹在胶体表面形成保护膜、增加胶体的稳定性并降低混凝过程的效率【4；在深度处理工艺中，腐殖酸会与水中的微量有机物竞争活性炭吸附位，堵塞活性炭的微孔，降低活性炭的工作寿命【5；更重要的是腐殖酸会与氧化剂和消毒剂发生反应产生有毒的副产物，其中腐殖酸是水处理中消毒副产物(DBPs)的主要前驱物之一，腐殖酸对氯仿的贡献可在一半以上L6j．此外，腐殖酸的存在通常会与目标微量有机污染物发生竞争关系，从而降低氧化剂或消毒剂的有效性l．近年来，国内外有研究报道腐殖酸的存在会提高高锰酸钾氧化的效果．He等[8】发现腐殖酸可以促进高锰酸钾氧化酚类的速率，但其促进程度受腐殖酸分子量的大小和腐殖酸来源的影响．Zhang等L1UJ也证明，在近中性pH值范围内腐殖酸的存在会提高高锰酸钾氧化双酚A的速率．Sun等I】证明腐殖酸对高锰酸钾氧化苯酚的收稿日期：2015-04—01基金项目：国家自然科学基金(51508152)，江苏省自