不同陽極電化學(xué)消毒過程中溴酸鹽的形成.pdf

1、Br-廣泛存在于自然水體中，濃度一般在0.01mg/L~1.00mg/L范圍之間。Br-本身無毒，但在消毒過程中可能會(huì)被具有強(qiáng)氧化性的消毒劑或消毒中間產(chǎn)物氧化，形成潛在致癌物BrO3-。
　　電化學(xué)消毒技術(shù)，作為一種新型消毒技術(shù)，由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在飲用水消毒處理中已表現(xiàn)出一定的發(fā)展?jié)摿ΑＭ渌瘜W(xué)氧化消毒技術(shù)一樣，電化學(xué)技術(shù)所產(chǎn)生的氧化劑可能會(huì)與水中物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成不利于人體健康的消毒副產(chǎn)物（DBPs）。若消毒水體中存在溴化物

2、，在電化學(xué)消毒電生氧化劑的作用下，溴類消毒副產(chǎn)物也極有可能生成。
　　本文分別采用摻硼金剛石（BDD）電極、Ti/RuO2-Pt電極、Ti/Pt電極及Ti/RuO2-IrO2-TiO2電極四種消毒常用電極為陽極，鈦電極為陰極，模擬含溴飲用水進(jìn)行電解消毒實(shí)驗(yàn)，研究電化學(xué)消毒含溴水過程中溴類無機(jī)物質(zhì)的形成規(guī)律。主要結(jié)論如下：
　　1.四種電極在C0(Br-)為1.00mg/L、電流密度為100mA/cm2、pH為7、電極間距為1

3、.5cm的電解條件下，均會(huì)形成BrO3-；且在相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，BrO3-形成濃度大小為 BDD電極＞＞Ti/Pt電極＞Ti/RuO2-Pt電極＞Ti/RuO2-IrO2-TiO2電極。
　　2.四種電極電解時(shí)，電流密度與溴化物初始濃度[C0(Br-)]跟 BrO3-的形成濃度呈正相關(guān)，即C0(Br-)越大，BrO3-形成濃度越大，施加電流密度越大，BrO3-形成濃度越大。電極間距越小，BrO3-越易形成。相比于酸性堿性條件，BrO

4、3-更易在中性環(huán)境下形成。
　　3.分別對(duì)4種電極進(jìn)行4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，得出4種因素對(duì)于BrO3-生成量的影響顯著性大小依次為pH、C0（Br-）、電流密度、電極間距。以BrO3-形成量最少為控制條件，4種電極的較優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為：C0（Br-）為0.50mg/L，pH為7，電流密度為50mA/cm2，電極間距為2cm。
　　4.在最佳正交實(shí)驗(yàn)條件下，BDD電極在130min內(nèi)細(xì)菌總數(shù)去除率達(dá)到99％，此時(shí)BrO3-副產(chǎn)物的

5、生成量為0.042mg/L；其他三種電極在電解2h后，殺菌率均達(dá)到95%以上時(shí)，BrO3-生成量?jī)H為0.018、0.042、0.026mg/L。而BDD電極消毒時(shí)，當(dāng)BrO3-含量達(dá)到GB5749-2006規(guī)定的0.01mg/L時(shí)，消毒率達(dá)到68%。
　　5.通過電化學(xué)循環(huán)伏安掃描與 RNO褪色實(shí)驗(yàn)可知，BDD電極、Ti/RuO2-Pt電極及 Ti/RuO2-IrO2-TiO2電極主要依靠間接氧化作用氧化水中溴化物，而BDD電極所

6、具有的更高的?OH產(chǎn)生能力，可能是BDD電極BrO3-產(chǎn)生最多的主要原因。
　　6.從熱力學(xué)角度理論分析溴類無機(jī)消毒副產(chǎn)物形成的可能性，得出結(jié)論：不論是在酸性還是堿性條件下，?OH都能夠?qū)r-氧化成Br2、HBrO、BrO-、BrO2-，直至BrO3-；若電極具有強(qiáng)?OH的產(chǎn)生能力時(shí)，還可能最終被氧化為BrO4-。在此基礎(chǔ)上，初步提出?OH氧化Br-所形成溴類無機(jī)副產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化路徑。
　　7.通過實(shí)驗(yàn)論證，電解過程中溴元素并