張欣1，吳仁濤1，喻宗仁2，張超3
(1.泰山學(xué)院 化學(xué)系，山東 泰安 271021；2.泰安市環(huán)保監(jiān)測(cè)站，山東 泰安 271000；3.泰山學(xué)院 物理系，
山東 泰安 271021)

　　摘要：進(jìn)行了在紫外光的催化下，NaH₂PO₂去除給水中溶解氧的研究，結(jié)果表明，NaH₂PO₂的用量，水溫，光照時(shí)間和pH值對(duì)給水中溶解氧的去除有影響。NaH₂PO₂的用量為25.00mg／L、給水溫度在60℃、給水pH值為8.0左右、紫外光照射時(shí)間為1 min時(shí)，給水中溶解氧的去除率達(dá)98％。
　　關(guān)鍵詞：光催化；溶解氧；次亞磷酸二氫鈉；給水處理
　　中圖分類號(hào)：TU991.27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2455(2004)03-0018-02

A Study of Removing Dissolved Oxygen in Feed water by
photocatalysis of NaH₂PO₂
Zhang Zin1，Wu Ren-tao1，Yu Zong-ren2，zhang Chao3
(1.Department of Chemistry,Taishan College，Tai’an 271021，China,2.Tai’an Environmental Protection A gency Monitoring Station，
Tai’an 271000，China；3，Physical Department of Taishan College，Tai’an 271021，China)

　　Abstract： The removal of dissolved oxygen in feed water with NaH₂PO₂ under the catalysis of ultraviolet　was studied.The results showed that dosage of NaH₂PO₂，the temperature of water，the time of illumination and　the pH value had effects on the removal of the dissolved oxygen in feed water， Under the conditions that the　dosage of NaH₂PO₂ was 25.00 mg／L，the temperature of feed water was 60℃，the pH Value of the feed water was　about 8.0.and the time of illumination was 1 minute，the removal rate of dissolved oxygen in feed water reached　98％.
　　Key words：photo catalysis；dissolved oxygen；NaH₂PO₂；feed water treatment

　　給水中的溶解氧通常是造成熱力設(shè)備腐蝕的主要原因，化學(xué)除氧是在熱力除氧的基礎(chǔ)上進(jìn)行的深度除氧。目前使用的化學(xué)除氧劑有：肼(N₂H₄)、亞硫酸鈉(Na₂SO₃)、異抗壞血酸(ErA)等[1]。肼的缺點(diǎn)是低溫時(shí)與水中溶解氧反應(yīng)較慢，并且對(duì)人體有致癌作用；亞硫酸鈉在使用中易分解生成SO₂，會(huì)腐蝕汽輪機(jī)葉片、凝氣器、加熱器銅管和凝結(jié)水管道；異抗壞血酸屬于新型化學(xué)除氧劑，缺點(diǎn)是價(jià)格太高，鍋爐運(yùn)行費(fèi)用大。與以上目前常用的化學(xué)除 氧劑相比，本試驗(yàn)所采用的化學(xué)除氧劑次亞磷酸二氫鈉(NaH₂PO₂)本身及反應(yīng)產(chǎn)物都沒有毒性，而且反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)熱力設(shè)備金屬表面有鈍化作用；使用NaHaPO2作除氧劑還具有除氧迅速，除氧率高等特點(diǎn)；NaH₂PO₂價(jià)格相對(duì)較低，用NaH₂PO₂作除氧劑可比用肼作除氧劑運(yùn)行費(fèi)用降低20％以上。

1 溶解氧腐蝕與光催化NaH₂PO₂除氧的反應(yīng)機(jī)理

1.1 溶解氧與鋼鐵的腐蝕
　　氧在中性水中對(duì)一些金屬的腐蝕起著重要的作用。溶解氧在腐蝕的金屬表面上，起著陰極去極化作用，促進(jìn)了金屬的腐蝕。鋼鐵在水中的腐蝕過程顯示，溶解氧的濃度是腐蝕速率的控制因素。圖1為淡水中的低碳鋼的腐蝕速率與氧含量和溫度間的關(guān)系。由圖1可以看出，在實(shí)驗(yàn)的溫度和氧含量范圍內(nèi)，低碳鋼腐蝕速率隨氧的含量增加而增加。

1.2 NaH₂PO₂去除給水中溶解氧的反應(yīng)機(jī)理
　　H2PO2-離子的氧化還原電位，在堿性介質(zhì)中為-1.57 V，在酸性介質(zhì)中是-1.36V^[2]。由此可見，NaHPO₂是最強(qiáng)的還原劑之一。
　　根據(jù)原子氫態(tài)理論^[3]，在催化作用下，H₂PO₂^-分解析出初生態(tài)原子氫。
　　H₂PO₂^-+H₂0→ HPO₃^2-+H⁺+2[H]
　　在這里紫外光起到了使H2PO2-催化分解的作用。隨之，初生態(tài)的氫又在紫外光的作用下與水中的溶解氧迅速化合成水。

2 試驗(yàn)部分
2.1 試驗(yàn)方法
　　用燒杯盛取500mL原水(水中溶解氧為2.6mg／L)，向水中加入NaH₂PO₂溶液，根據(jù)試驗(yàn)要求條件調(diào)節(jié)pH值、溫度，用30W(λmax=253.7 nm)紫外線燈照射，然后測(cè)定水中的溶解氧。
2.2 給水中溶解氧的測(cè)定方法
　　根據(jù)試驗(yàn)條件用碘量法分別進(jìn)行溶解氧測(cè)定，方法同文獻(xiàn)^[4]。

3 結(jié)果與討論

3.1 NaH₂PO₂用量對(duì)溶解氧去除率的影響
　　在給水溫度為60℃、pH值為8.0、紫外光照射時(shí)間為1 min條件下，測(cè)定NaH₂PO₂用量對(duì)給水中溶解氧去除率的影響，結(jié)果如圖2所示。
　　從圖2可以看出隨著NaH₂PO₂的用量增加，溶解氧去除率升高，當(dāng)NaH₂PO₂，用量為25.00mg／L時(shí)，給水中溶解氧去除率達(dá)到最高。超過25.00mg／L再增加aH2PO2的用量，溶解氧去除率反而會(huì)略有下降。故試驗(yàn)確定NaH₂PO₂的用量為25.00mg／L。

3.2 給水溫度對(duì)溶解氧去除率的影響
　　當(dāng)給水的pH值為8.0，紫外燈照射1 min，NaH₂PO₂的用量分別為25.00，12.50，6.25 mg／I條件下改變給水的溫度時(shí)，溶解氧的去除率如圖3所示。從圖3可以看出，溫度對(duì)給水中溶解氧的去率有較大的影響，而且隨NaH₂PO₂的用量不同，都有不同的使用最佳溫度條件。當(dāng)NaH₂PO₂用量在25.00mg／L時(shí)，給水的最佳使用溫度為60℃。

3.3 給水pH值對(duì)溶解氧去除率的影響
　　NaH₂PO₂用量為25.00mg／L、給水溫度為60℃、光照時(shí)間為1 min條件下，隨溶液的pH值變化，溶解氧去除率也有較大的改變，如圖4所示。NaH₂PO₂在給水pH值8.0附近，對(duì)溶解氧有較高圖4 給水pH值對(duì)溶解氧去除率的影響的去除率。

3.4 光照時(shí)間對(duì)溶解氧去除率的影響
　　改變紫外燈對(duì)給水的照射時(shí)間，其它試驗(yàn)條件同3.3節(jié)，給水中溶解氧去除率如圖5所示。從圖5可以看出紫外光照射時(shí)間為1 min時(shí)，給水中溶解氧有較高的去除率，去除率可達(dá)98.5％。如果延長(zhǎng)紫外光的照射時(shí)間，水中溶解氧的去除率反而會(huì)下降。其原因是，隨著紫外光照射時(shí)間的延長(zhǎng)，水本身會(huì)發(fā)生催化分解，而造成水中的溶解氧濃度有所增大。

4 結(jié)論

　　影響NaH₂PO₂去除給水中溶解氧的因素較多，且比較復(fù)雜。其中NaH₂PO₂的用量、給水的pH值以及紫外光照射時(shí)間對(duì)給水中溶解氧的去除率都有較大的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)NaH₂PO₂的用量為25.00 mg／L、給水溫度在60℃、給水pH值在8.0附近、紫外光照射時(shí)間為1 min時(shí)，給水中溶解氧的去除率為98.5％。NaH₂PO₂是一種較好的化學(xué)除氧劑，可用于鍋爐給水深度化學(xué)除氧。

參考文獻(xiàn)：
　　[1] 周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
　　[2] Wolfgang Riedel. 化學(xué)鍍[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1996.
　　[3] 伍學(xué)高.化學(xué)鍍技術(shù)[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社,1985.
　　[4] 鄭淳之.水處理劑和工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分析方法[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

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作者簡(jiǎn)介：張欣(1948-)，男，山東泰安人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，泰山學(xué)院化學(xué)系實(shí)驗(yàn)室主任， 主要從事化學(xué)教學(xué)、科研工作，tazxzx@163.com。