论文总字数：30830字

目 录

1. 绪论 1

1.1 溴酸盐的简介 1

1.1.1 溴酸盐的生成机理 1

1.1.2 溴酸盐的危害 2

1.2 常用的溴酸盐检测分析方法 2

1.3 传统的溴酸盐处理方法 3

1.3.1 原水预处理 3

1.3.2 抑制生成溴酸盐 3

1.3.3 除去已经产生的溴酸盐 4

1.4 水合氧化铁的简介 5

1.5 国内外关于水合氧化铁的研究状况 7

1.6 吸附原理的简介 8

1.7 本课题的主要研究任务和研究意义 8

2. 实验内容 9

2.1 两种水合氧化铁的制备方案 9

2.1.1 四方纤铁矿的合成方案 9

2.1.2 水铁矿的合成方案 9

2.2 两种水合氧化铁的表征实验 10

2.2.1 XRD表征实验 10

2.2.2 zeta电位表征实验 10

2.3 批次吸附实验 11

2.3.1 实验试剂准备 11

2.3.2 pH和离子强度影响实验 11

2.3.3 等温线实验 12

3. 实验结果与讨论 14

3.1 XRD表征 14

3.1.1 四方纤铁矿的XRD图谱 14

3.1.2 水铁矿的XRD图谱 14

3.2 zeta电位表征 15

3.3 pH和离子强度对溴酸盐吸附的影响 17

3.3.1 四方纤铁矿 17

3.3.2 水铁矿 17

3.4 等温线 19

3.4.1 Langmuir模型 19

3.4.2 Freundich模型 20

3.4.3 四方纤铁矿等温线分析 20

3.4.4 水铁矿等温线分析 21

4. 总结与改进 24

4.1 实验总结 24

4.2 实验不足与改进 24

参考文献 24

致 谢 27

溴酸盐在两种水合氧化铁上吸附行为的研究

余小雪

，China

Abstract: This paper is mainly research the progress of bromate and hydrated ferric oxide briefly, and present two hydrous ferric oxide (HFO) on synthesis and adsorption of bromate in preliminary research, analysis on the adsorption capacity of bromate on two kinds of water iron ore, and making some prospects for this experiment.

By conducting zeta potential, isotherms, pH-IS experiments, this study explores the adsorption of bromate on both akaganeite and ferrihydrite. It is found that the two kind of adsorbent’s adsorption efficiencies for bromate can obtain over 90% in certain circumstances. The best pH range is between 3-6. When the pH is gt; 6, the adsorption efficiency decreased rapidly. The adsorption isotherm data suggested that the adsorption efficiencies of both akaganeite and ferrihydrite at 15 °C are higher than those of 30 °C.

Keywords: hydrous iron oxide (HFO); akaganeite; ferrihydrite; bromate; adsorption

1. 绪论

1.1 溴酸盐的简介

溴酸盐是由溴酸（HBrO₃）形成的一种盐类，当然还有亚溴酸盐、次溴酸盐、高溴酸盐等。在常温状态下，溴酸盐稳定，不挥发，煮沸后也不能去除；受热环境下，易分解。它具有氧化性，氧化态化合物一般是溴酸钠、溴酸钾及溴酸银等，结晶为白色或者无色颗粒。

1.1.1 溴酸盐的生成机理

溴酸盐的产生途径很多，饮用水的处理过程，电厂冷却水的氯化和臭氧化过程，次氯酸钠等消毒剂的生产和使用等过程^[1]，在食品加工（我国已禁用）、黄金提取和羊毛生产等过程中也会产生溴酸盐^[2]。这些人类活动产生的溴酸盐势必会进入自然水体。由于溴酸盐在水体中具有高度的稳定性，因此会促进溴酸盐对地表水、地下水等自然水体的污染。

目前最引人关注的便是饮用水中溴酸盐的控制与去除，通过学者们的大量研究发现饮用水中的溴酸盐主要是在臭氧氧化过程中产生的。21世纪广泛使用的饮用水处理技术臭氧化，当然不只是在饮用水净化方面，在污水处理方面也得到了一致的认可。但臭氧氧化过程也有一定的不足之处，比如有机物矿化度较低，生成的副产品（小分子有机物）会增加可同化有机炭类物质，生成醛类物质，臭氧也会将水体中存在的溴离子氧化为为二溴乙腈、亚溴酸盐、等无机副产物，以及溴化有机副产物（尚未明确）^[3]。

溴酸盐（BrO₃^-）作为饮用水净化过程中的副产物之一，其生成途径主要有两个^[4]：Br^-直接被O₃氧化成BrO₃^-；Br^-通过·OH间接被氧化。如图1所示，用简单的化学式表示：

直接被氧化：Br^- O₃ → OBr^- （1）

·OH HOBr/OBr-→ BrO· （2）

BrO· （发生歧化反应）→ BrO₂^- （3）

BrO₂^- O₃ → BrO₃^- （4）

间接被氧化：Br^- ·OH → Br· （5）

Br· O₃ → BrO· （6）

BrO· （发生歧化反应）→ BrO₂^- （7）

BrO₂^- O₃ → BrO₃^- （8）

图1.1 在臭氧氧化过程中溴酸盐的生成原理^[4]

1.1.2 溴酸盐的危害

溴酸盐在国际癌症研究机构中被定性为2B级潜在性致癌物质（有较高的致癌可能性）^[5]。最早有下列几个国家提出饮用水中溴酸盐的标准，美国:溴酸盐≤10μg/L；欧盟：溴酸盐≤310μg/L；2004年WHO提出：将溴酸盐原始标准（25μg/L）修订到10μg/L。^[6]目前，我国矿泉水的标准：溴酸盐≤10μg/L。

根据一些毒理学资料我们了解到溴酸盐有极具性毒性，当生物体饮用一定的量后，很短时间内便会有不良的反应；不仅如此，溴酸盐还存在着短期毒性，例如使饮用一定量溴酸盐的生物体出现血生化异常改变的状况，如：尿素氮BuN(Urea nitrogen)、血清胆碱酯酶SchE（serum cholinesterase）等明显偏离正常值。^[7]除此之外高剂量的溴酸盐可能会引起基因突变、染色体变异，因此溴酸盐在生物体内所产生的毒害具有遗传毒性^[8]。还有一些报道称：溴酸根离子可在生物体内外形成染色体微核^[9]。大量实验研究证明，过量溴酸盐影响生物体（包括人和动物）的听觉（降低听觉）。当然这些研究都是以小白鼠为实验对象^[10]。

除上述危害，溴酸盐对生态环境也有很多不良的影响。有人通过分析溴酸盐对斜普通小球藻、生栅藻、费氏弧菌、大型蚤、明亮发光杆菌、裸腹蚤和斑马鱼（它们分别是水生态系统中不同营养级非常具有代表性的生物）的急性毒性，探讨分析溴酸盐毒性作用的特征，结果发现虽然溴酸盐对不同的藻类、菌类所产生影响程度不一样，但溴酸盐都会给它们带来不利的影响。^[11]

由此可以看出探索溴酸盐的有效去除方法非常有必要。

1.2 常用的溴酸盐检测分析方法

溴酸盐能够检出和科技的发展有很大的关系。目前在国内外普遍使用的溴酸盐检测方法有以下几种：

（1）离子色谱法：可以检测多种离子（包括阴离子和阳离子），在检测过程中离子色谱仪通过离子交换，将阴离子、阳离子分离开来。通过图谱中的A或H以及t这三个数值，来定性并定量的测定溶液中离子的种类和离子强度。^[12]离子色谱仪分为阳离子色谱仪（只能检测阳离子）和阴离子色谱仪（只能检测阴离子），其构成有：离子分离柱（分离离子并交换离子）、抑制柱（消除非目标移动离子的干扰）、输液泵（输入并排出洗脱液）、检测器等^[12]。离子色谱法能够快速、连续、灵敏度高并高效地检测离子通过离子色谱法可以较快速、连续、精确地被检测出，但是操作难度大（在稀释方面），要求高（要保证仪器内部绝对的干净且没有气泡）。

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