高级氧化技术在水质总磷检测中的应用

第26卷第3期2O14年6月甘肃科学学报joklrnalofGansuSciencesV01．26NO．3Jkin．2014高级氧化技术在水质总磷检测中的应用陶彦辉，迟权德，陶洁，孙玉玲(陆军军官学院基础部生命与环境科学教研室，安徽合肥230009)摘要：为了克服传统方法对水体总磷含量测定中的氧化消解技术具有污染严重、繁琐、费时费力、氧化能力不足且有选择性氧化等问题，提出了组合高级氧化法，该方法具有操作简单、消解速度快、无需添加化学试剂、无二次污染等优点．通过试验分析对比，用该方法对水样总磷氧化消解完全、稳定，测量结果与合肥市环保局测量结果基本一致，对于总磷在线监测系统中的应用具有良好的实用价值．关键词：高级氧化；总磷；磷酸根中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1004—0366(2014)03—0062—03近年来，随着工农业废水和生活污水的大量排放，天然水体受到严重污染，太湖、巢湖相继发生大规模蓝藻爆发，对人类造成严重的影响．赤潮和蓝藻爆发的主要原因是水体的富营养化．当水中总磷(水中各种形态磷的转变成正磷酸盐后的总量)监测得到的含量超过0．02mg／I时，水生植物与浮游生物繁殖过度加强，水体污染严重，含氧量、透明度降低，鱼类大量死亡，即富营养化．为了防止富营养化加剧，必须对排人湖泊，水库的总磷进行控制，而目前国际上并没有成熟的装置[】]，因此，研究及推广应用性能优良的水质总磷在线监测装置势在必行．1氧化消解技术的研究现状水质总磷的检测，主要分为两个步骤：首先是氧化消解过程，也就是利用物理、化学手段对取得的水样进行氧化消解，将水样中各种形态的磷及其化合物氧化为最高价态磷酸根PO的形式；另一个是分析测定过程，利用光谱分析等技术手段，测定PO的浓度，再经过各种算法的修正计算，得到总磷的含量]，以下主要研究的是氧化消解过程．国标法对水样的氧化消解采用在高温、高压条件下添加过硫酸钾(K：S：O)，此种方法会造成环境二次污染，而且耗费大量的人力、物力．需要一种快速、高效、无污染的氧化消解方法．以下借鉴污水处理的方法，提出一种不需要添加任何化学试剂的组合高级氧化方法．高级氧化法是一种用于氧化消解、处理各种难降解的污染物和有机化合物的新技术．主要特点是产生大量具有极强氧化能力的羟基自由基(·OH)，直接把水样中各种含P化合物，氧化降解为高价态的PO．2试验原理及器材选择基于几种常用的高级氧化方法，我们采用的是臭氧氧化法和紫外光以及高压脉冲氧化法结合联合共同作用，进一步增强氧化能力，克服了传统氧化法在水处理过程中氧化能力不足且有选择性的特点．2．1臭氧氧化法臭氧()。是一种强氧化剂，化学性质极为活泼，与各种有机化合物反应，氧化降解速度快，无再生污染．臭氧氧化在酸性(pHi4)的条件下，以臭氧分子直接氧化机理为主．只有在碱性条件下以·()H的间接氧化反应为主彻底降解各种化合物，一般采用臭氧与其他氧化法协同作用．试验采用大唐DT—PEM8O0型电解式臭氧发生器，该发生器以纯水为原料，以固体聚合物电解质为电解质，在低压高密度电流状态下使水分子进行阳离子交换和质子交换分离产生臭氧，产生的臭氧浓度高，污染小，无高频辐射噪声．2．2紫外光氧化法光催化氧化法反应条件温和、适用范围广，已经成为国内外水处理技术研究的热点．其机理为在催收稿日期：2013-12-23基金项目：陆军军官学院学院2013年度基金项目作者简介：陶彦辉(1978)，女，宁夏灵武人，硕士，讲师，主要从事生物电子的研究．E—mail：442527566@qq．com第26卷陶彦辉等：高级氧化技术在水质总磷检测中的应用63化剂和氧化剂的基础上运用紫外光辐照在反应过程中产生活性极强的·OH，再通过自由基与有机化合物的加合、取代、电子转移、断键等，使水中难降解的大分子有机物氧化降解为低毒或者无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO和HO．试验采用型号ZW14D15Y-Z287紫外灯作为光源，主要由微波发生器、石英灯管和透明石英玻璃管组成．该透明石英玻璃管具有极强的透光性能，采用的自动分压技术，使灯管的惯性漏气率低于0．3，确保灯光的长寿命，可达到8000h以上，其发光过程是首先由微波发生器产生频率为2450MHz的电磁波耦合到石英灯管，管内惰性气体被激发，然后与汞原子相撞，产生能量的转移使得汞原子从基态跃迁到激发态；因为激发态是不稳定状态，再返回基态，同时产生辐射光．这种光源发光波长短、强度大，并在反应过程中产生大量的()。，羟基自由基·OH．单一使用臭氧氧化效果一般，不能够彻底降解各种化合物，仅仅对部分化合物有氧化降解作用．而单纯的光降解光源寿命短、氧化效率低．将臭氧和紫外协同联合使用的具有强氧化力，消解条件易控，氧化消解速率快、效率高，不添加其他催化剂等特点．过程可表述为：当臭氧在31