水中高氯酸鹽的分析方法及其光催化還原去除的研究.pdf

1、高氯酸鹽被廣泛應(yīng)用于軍事、煙火、皮革加工等領(lǐng)域。ClO4–可以與I–競(jìng)爭(zhēng)并導(dǎo)致人體甲狀腺功能紊亂，這會(huì)給人體健康帶來(lái)危害。它具有溶解度高、吸附性低及穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，是可快速擴(kuò)散的持久型無(wú)機(jī)污染物。我國(guó)作為軍事、航天大國(guó)和主要的焰火生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)家，可以預(yù)期存在著高氯酸鹽的環(huán)境污染問題，應(yīng)該積極開展與之相關(guān)的研究。本文建立了一種水中痕量 ClO4–的檢測(cè)方法，并首次對(duì)哈爾濱地區(qū)高氯酸鹽分布進(jìn)行調(diào)查分析，研發(fā)出一種光催化還原去除水中ClO4–

2、的方法，這對(duì)于面對(duì)潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)以及制定應(yīng)急措施具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　在建立水中痕量 ClO4–的檢測(cè)方法的過程中，首先通過考察抑制電流、淋洗液濃度、淋洗液流速和柱溫對(duì)離子色譜法檢測(cè) ClO4–的影響并確定最佳檢測(cè)條件；然后以ClO4–的回收率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定 PWAX型固相萃取柱的最佳富集條件；最后，將固相萃取富集 ClO4–的過程與離子色譜法檢測(cè) ClO4–聯(lián)立，即固相萃取-離子色譜法檢測(cè)水樣中痕量 ClO4–。結(jié)果表明，

3、當(dāng)預(yù)處理體積為1L，水樣中ClO4–的濃度為1-15μg/L，Cl–和SO42–的濃度均小于或等于30 mg/L時(shí)，固相萃取-離子色譜法可以代替離子色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定水樣中的ClO4–濃度，方法檢出限為0.15μg/L，最低檢出限為0.60μg/L，ClO4–回收率在99.7％-100.5%之間。
　　通過檢測(cè)哈爾濱地區(qū)淺層地下水、地表水、雨水、雪以及表層土壤在各個(gè)時(shí)期所含 ClO4–的濃度，對(duì)哈爾濱地區(qū)高氯酸鹽分布特征及其影響因

4、素進(jìn)行分析總結(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，雪和表層土壤中的ClO4–主要來(lái)自春節(jié)期間煙花爆竹的燃放，只有春節(jié)期間取得的雪樣中可以檢測(cè)到 ClO4–（0.02-0.15μg/L），且ClO4–平均濃度在除夕之夜達(dá)到最高值（0.13μg/L）。哈爾濱地區(qū)的松花江和阿什河中常年含有 ClO4–，在松花江和阿什河漫灘區(qū)的淺層地下水中ClO4–濃度通常高于遠(yuǎn)離漫灘區(qū)的淺層地下水中ClO4–濃度。此外，春季時(shí)期淺層地下水和地表水中ClO4–濃度要高于秋季。

5、　　采用溶膠凝膠法研制了負(fù)載型 Cu-TiO2/SiO2催化劑，通過對(duì)比催化劑對(duì)ClO4–的還原效果篩選出最優(yōu)催化劑——Cu2+和TiO2的質(zhì)量比為0.5%時(shí)制得的Cu-TiO2/SiO2催化劑（Cu0.5）。以Cu0.5作為催化劑，考察 O2、催化劑濃度、空穴清除劑濃度、光生電子（e–）、pH、羥基自由基、反應(yīng)溫度以及水中幾種常見離子對(duì)光催化還原 ClO4–的影響。結(jié)果表明，在無(wú)氧條件下，當(dāng)以Cu0.5為催化劑（10 g/L），空穴清

6、除劑檸檬酸的初始濃度為0.15 mmol/L（pH=3.63），再以2 mL/min的速度向系統(tǒng)中持續(xù)投加濃度為1.5 mmol/L的檸檬酸，反應(yīng)溫度為368±0.5 K，當(dāng)ClO4–濃度為0.001 mmol/L，經(jīng)過260 min的反應(yīng)后，ClO4–的去除率可以達(dá)到95%左右。當(dāng) ClO4?的初始濃度不同時(shí)， ClO4?還原反應(yīng)均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。在光催化還原 ClO4–的過程中，ClO3–和Cl–分別為中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物，ClO