紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原水中Cr(Ⅵ)机理及影响因素

采用紫外活化过硫酸盐/甲酸体系所产生的还原性二氧化碳阴离子自由基(${rm{CO}}_2^{cdot -}$),研究了水溶液中高浓度Cr(Ⅵ)的去除效果;使用电子自旋共振(ESR)技术,鉴定识别了体系中产生的活性自由基;分析了体系的活化机理及其对Cr(Ⅵ)的还原机制;考察了过硫酸盐投加量、初始pH、腐殖酸、无机阴离子(Cl⁻、${rm{HCO}}_3^{-} $和${rm{NO}}_3^{-} $)及初始Cr(Ⅵ)浓度等对Cr(Ⅵ)去除的影响。结果表明：紫外活化过硫酸盐/甲酸体系可以有效还原Cr(Ⅵ),当过硫酸钠与甲酸浓度分别为20 mmol·L⁻¹和40 mmol·L⁻¹,未调初始pH为2.4时,初始浓度为200 mg·L⁻¹ Cr(VI)在50 min内基本完全可被还原;此外,Cr(Ⅵ)还原去除率随过硫酸盐浓度升高而增强,在酸性条件下(pH=2.4),体系对Cr(Ⅵ)的还原效率最高,随着pH的增大,还原效率明显降低。进一步研究表明,Cl⁻、${rm{HCO}}_3^{-} $和${rm{NO}}_3^{-} $对Cr(Ⅵ)的还原都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度分别为${rm{HCO}}_3^{-} $>${rm{NO}}_3^{-} $>Cl⁻,腐殖酸也对Cr(Ⅵ)的去除存在抑制作用。紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原Cr(Ⅵ)过程符合零级反应动力学方程,其动力学常数为78.467 μmol·(L·min)⁻¹。本研究结果为Cr(Ⅵ)废水的处理提供了一种高效的还原新技术。