高锰酸钾除微污染效能

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1、高锰酸钾除微污染效能摘要：以受污染松花江水为研究对象，用色-质联机(GC/MS)为主要检测手段，探讨了高锰酸钾的除微污染效能与机理。结果表明，高锰酸钾在中性条件下具有最佳的除微污染效果，对难氧化的有机污染物也有良好的去除效果。高锰酸钾在反应过程中产生的中间态成分(新生态水合二氧化锰)对去除微污染效率有重要影响，通过吸附与催化作用显著地提高了对水中微量机污染物的去除效率。关键词：水处理高锰酸钾有机污染物二氧化锰吸附　　高锰酸钾是一种强氧化剂，其氧化还原电位(E°MnO4-/MnO2)在酸性条件下为1.70V，在碱性条件下为0.59V。高锰酸钾很早即被用于水的消毒，

2、并成功地应用于去除水中嗅味、抑制藻类生长。多年来，关于高锰酸钾去除水中微量有机污染物的研究主要限于在含有机物的纯水溶液中进行，与实际偏差较大。笔者近年来通过对高锰酸钾除微污染效能与机理进行的系统性研究工作发现，高锰酸钾在一定条件下具有优良的除微污染作用［1～7］，开发出高锰酸钾除微污染技术，并在生产中应用。1试验过程与方法　　试验在哈尔滨市七水厂进行，该厂的取水口位于哈尔滨市松花江下游，采用岸边式取水。该水源受到城市污水和工业废水的污染，试验在污染较严重的枯水期(冬季)进行。原水的高锰酸盐指数9～11mg/L，浊度30度，pH7.2～7.3。原水经自然沉淀后，分

3、别转移到几个全玻璃容器中，将水样的pH值分别调节至2.4、7.3和11.0，投加4mg/L分析纯高锰酸钾溶液，在室温下(10℃左右)反应2h后，以亚硫酸钠还原剩余的高锰酸钾，再将各水样pH值调节至中性，加入5mg/L硫酸铝，搅拌过滤后用富集柱对水样中有机污染物进行富集，每个水样富集260L。按照上述操作条件进行不加高锰酸钾的对照试验，然后用色谱-质谱联机对水中多种有机污染物进行分析，用Ames试验对水样中的有机污染物进行综合毒理检测。　　水样用GDX—102树脂富集，树脂分别用重蒸乙醚、二氯甲烷、甲醇等有机溶剂依次在索氏提取器中各抽提8h进行纯化处理，装入φ30

4、mm×200mm的特制玻璃管中，以80～100mL/min流量进行富集，每个水样连续流过260L水后停止富集。用乙醚(75mL)、二氯甲烷(75mL)、二硫化碳(15mL)依次对富集柱进行洗脱。合并每个水样洗脱液经脱水处理后，用K-D浓缩器在48℃下浓缩至1mL，用色-质联机进行有机污染物分析。　　色质联机的操作条件为：用DB—1(30m×0.25mm)石英毛细管柱进行分离。升温方式采用在柱温50℃下恒温1min，然后以6℃/min的速度程序升温至260℃，恒温15min。载气流量(He):1mL/min。质谱条件为：离子源电子轰击温度140℃，发射电流250μ

5、A，电子能量70eV。电子倍增器电压为1000V，进样量1μL。委托哈尔滨医科大学公共卫生学院进行Ames毒理试验，结果详见趋势看，中性条件下高锰酸钾对酮类化合物去除率最高，碱性条件略高于酸性条件。高锰酸钾对芳香酮的氧化效果明显低于脂肪酮。　　松花江水中检测出十几种烷烃类化合物，高锰酸钾在中性条件下对其有明显的去除作用，但在酸性和碱性条件下，只有几种短链烷烃有较好的去除效果，绝大多数烷烃去除效率较低。个别烷烃在酸性和碱性条件下氧化后浓度还有所升高，典型的是环十二烷和四十三烷。在中性条件下，高锰酸钾对烷烃类化合物不论其链长短均有较高的去除效率。　　高锰酸钾在中性条

6、件下对醇类化合物和苯类化合物有良好的去除作用，松花江水中的8种醇类化合物和4种苯类几乎被全部去除。但在酸性和碱性条件下，对不同醇类化合物的去除效果差别较大，对苯的去除效果相对较好。所有醇类化合物均没有发现浓度升高现象。　　松花江水中检出13种杂环与稠环化合物，多数被高锰酸钾氧化去除。对于酯类化合物，在中性条件下，高锰酸钾对其有良好的去除效果，但在酸性与碱性条件下去除效果相对较差，个别化合物浓度还有较大幅度升高。　　将富集的有机污染物进一步做Ames毒理试验［3］，发现高锰酸钾在酸性条件下氧化，致突变活性不但没有下降反而明显升高，即新生成了一些致突变物质；高锰酸钾

7、在碱性条件下氧化，致突变活性有一定程度下降；高锰酸钾在中性条件下氧化，致突变活性显著降低。　　上述试验结果与前人在含有机物的纯水溶液试验中所得出的高锰酸钾只有在酸性条件下才具有较强的氧化除污染能力的结论截然相反。在地表水中，除了微量有机污染物外还有其它有机与无机成分，包括浓度相对较高的大分子天然有机物及微量的还原性无机离子如铁、锰等。通常认为，水中还原性成分不利于氧化处理，会使氧化效率降低。尽管高锰酸钾在酸性条件下的氧化还原电位高于中性条件，但对实际受污染水体中微量有机污染物的去除效率却明显低于中性条件，有些难氧化的有机污染物在中性条件下也能被去除。可见，除了高

8、锰酸钾的氧化作用之外还存