摘   要：分別采用超純水、硼酸鹽緩沖溶液和自來水配制含溴離子水，考察投加不同硅鋁比的ZSM-5沸石對(duì)臭氧氧化過程中溴酸根生成量的削減效果及機(jī)理。結(jié)果表明，在三種不同介質(zhì)中，ZSM-5沸石對(duì)溴酸根生成量的削減效果依次為：超純水>硼酸鹽緩沖溶液>自來水；硅鋁比為300的ZSM-5沸石的削減效果最好，在硼酸鹽緩沖溶液體系中，反應(yīng)30min后可使溴酸根的生成量減少66％。硅鋁比為300的ZSM-5沸石對(duì)溴離子和溴酸根均無明顯的吸附作用，但可顯著減少臭氧分解過程中的H₂O₂產(chǎn)量，這是其削減溴酸根生成量的主要原因。

關(guān)鍵詞：臭氧氧化；ZSM-5沸石；溴酸根生成量；過氧化氫

臭氧氧化工藝已普遍用于給水處理中。沿海地區(qū)地表水中普遍含有溴離子，溴離子在臭氧氧化過程中會(huì)生成致癌的溴酸根副產(chǎn)物。美國環(huán)保局、歐盟及世界衛(wèi)生組織都規(guī)定飲用水中溴酸根濃度不得高于0.01mg/L，我國新實(shí)施的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中也新增加了溴酸根的限值為0.01mg/L，這對(duì)采用臭氧深度處理的自來水廠無疑是個(gè)挑戰(zhàn)。

溴酸根一旦生成就難以在常規(guī)處理工藝中被去除^[1] ，因此在臭氧氧化過程中減少溴酸根的生成是解決飲用水中溴酸根問題的最佳途徑。當(dāng)前研究較多的溴酸根削減控制方法有：加氨、加過氧化氫(H₂O₂)、降低pH、加自由基清除劑和改變臭氧投加方式等^[2-3] ,其中有可能在實(shí)際水廠中應(yīng)用的方法是加氨^[4] ，但是，有研究發(fā)現(xiàn)加氨可能會(huì)促進(jìn)高毒性含氮消毒副產(chǎn)物(HANs)的生成^[5-6] 。所以，有必要研究其他實(shí)際可行的溴酸根削減控制方法。筆者發(fā)現(xiàn)ZSM-5沸石可在臭氧氧化含溴水過程中削減溴酸根的生成量，并進(jìn)一步比較了幾種不同硅鋁比ZSM-5沸石對(duì)溴酸根生成量的削減效能，同時(shí)初步探討了其對(duì)溴酸根生成的削減機(jī)理。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料和試劑

試驗(yàn)用ZSM-5沸石是一種具有三維通道結(jié)構(gòu)的分子篩，所選用的ZSM-5沸石的硅鋁比分別為25、50、120和300，孔徑為0.5nm、粒徑為3.5～4.5m、比表面積為380～400m² /g。使用前用超純水反復(fù)沖洗，于110℃下烘干。試驗(yàn)中所用試劑均為分析純，所用溶液如無說明均用超純水配制。

1.2 試驗(yàn)方法

臭氧由臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，氣源為經(jīng)過硅膠柱干燥的氧氣。磨口玻璃反應(yīng)器內(nèi)徑為5mm、高為260mm，安置在通風(fēng)櫥中，臭氧通過底部的多孔砂芯布?xì)獍暹M(jìn)入反應(yīng)器，剩余尾氣排空。

催化劑篩選試驗(yàn)：向反應(yīng)器內(nèi)加入400mL、1mg/L的KBr溶液(分別用超純水、硼酸鹽緩沖溶液及自來水配制)，投加100mg的ZSM-5沸石，然后
連續(xù)通臭氧進(jìn)行反應(yīng)，氧氣流量為5L/min(臭氧氣相濃度為19.35mg/L)。定時(shí)取樣，用氮?dú)饪焖俅得撍畼又惺Ｓ嗟某粞酰?.45m混纖微濾膜過濾后進(jìn)行分析。

削減機(jī)理試驗(yàn)：稱取50mg的ZSM-5沸石放人250mL錐形瓶中，依次加入10mL硼酸鹽緩沖溶液(0.2mol/L)和200mL含溴離子水，室溫條件下磁力攪拌反應(yīng)，定時(shí)取樣，水樣經(jīng)0.45um混纖微濾膜過濾后進(jìn)行分析。

1.3 分析項(xiàng)目與方法

Br ^- ：離子色譜儀測定；BrO₃ ^- ：對(duì)水樣進(jìn)行柱后衍生^[7] ，用離子色譜儀測定，進(jìn)樣量為100uL，檢測限為2ug/L；臭氧：紫外分光光度計(jì)測定；H₂O₂：參考Bader等人^[8]的測定方法；TOC：Phoenix 8000總有機(jī)碳分析儀測定；UV₂₅₄: Hach DR5000紫外分光光度計(jì)測定；總硬度：AA-6300原子吸收分光光度計(jì)測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 ZSM-5沸石對(duì)溴酸根生成量的削減效能
2.1.1 超純水體系

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