張欣1，吳仁濤1，喻宗仁2，張超3
(1.泰山學院 化學系，山東 泰安 271021；2.泰安市環保監測站，山東 泰安 271000；3.泰山學院 物理系，
山東 泰安 271021)

　　摘要：進行了在紫外光的催化下，NaH₂PO₂去除給水中溶解氧的研究，結果表明，NaH₂PO₂的用量，水溫，光照時間和pH值對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、紫外光照射時間為1 min時，給水中溶解氧的去除率達98％。
　　關鍵詞：光催化；溶解氧；次亞磷酸二氫鈉；給水處理
　　中圖分類號：TU991.27 文獻標識碼：A 文章編號：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備腐蝕的主要原因，化學除氧是在熱力除氧的基礎上進行的深度除氧。目前使用的化學除氧劑有：肼(N₂H₄)、亞硫酸鈉(Na₂SO₃)、異抗壞血酸(ErA)等[1]。肼的缺點是低溫時與水中溶解氧反應較慢，并且對人體有致癌作用；亞硫酸鈉在使用中易分解生成SO₂，會腐蝕汽輪機葉片、凝氣器、加熱器銅管和凝結水管道；異抗壞血酸屬于新型化學除氧劑，缺點是價格太高，鍋爐運行費用大。與以上目前常用的化學除 氧劑相比，本試驗所采用的化學除氧劑次亞磷酸二氫鈉(NaH₂PO₂)本身及反應產物都沒有毒性，而且反應產物對熱力設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；NaH₂PO₂價格相對較低，用NaH₂PO₂作除氧劑可比用肼作除氧劑運行費用降低20％以上。

1 溶解氧腐蝕與光催化NaH₂PO₂除氧的反應機理

1.1 溶解氧與鋼鐵的腐蝕
　　氧在中性水中對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系。由圖1可以看出，在實驗的溫度和氧含量范圍內，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機理
　　H2PO2-離子的氧化還原電位，在堿性介質中為-1.57 V，在酸性介質中是-1.36V^[2]。由此可見，NaHPO₂是最強的還原劑之一。
　　根據原子氫態理論^[3]，在催化作用下，H₂PO₂^-分解析出初生態原子氫。
　　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 試驗部分
2.1 試驗方法
　　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，根據試驗要求條件調節pH值、溫度，用30W(λmax=253.7 nm)紫外線燈照射，然后測定水中的溶解氧。
2.2 給水中溶解氧的測定方法
　　根據試驗條件用碘量法分別進行溶解氧測定，方法同文獻^[4]。

3 結果與討論

3.1 NaH₂PO₂用量對溶解氧去除率的影響
　　在給水溫度為60℃、pH值為8.0、紫外光照射時間為1 min條件下，測定NaH₂PO₂用量對給水中溶解氧去除率的影響，結果如圖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NaH₂PO₂，用量為25.00mg／L時，給水中溶解氧去除率達到最高。超過25.00mg／L再增加aH2PO2的用量，溶解氧去除率反而會略有下降。故試驗確定NaH₂PO₂的用量為25.00mg／L。

3.2 給水溫度對溶解氧去除率的影響
　　當給水的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，溶解氧的去除率如圖3所示。從圖3可以看出，溫度對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NaH₂PO₂用量在25.00mg／L時，給水的最佳使用溫度為60℃。

3.3 給水pH值對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，對溶解氧有較高圖4 給水pH值對溶解氧去除率的影響的去除率。

3.4 光照時間對溶解氧去除率的影響
　　改變紫外燈對給水的照射時間，其它試驗條件同3.3節，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間為1 min時，給水中溶解氧有較高的去除率，去除率可達98.5％。如果延長紫外光的照射時間，水中溶解氧的去除率反而會下降。其原因是，隨著紫外光照射時間的延長，水本身會發生催化分解，而造成水中的溶解氧濃度有所增大。

4 結論

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

參考文獻：
　　[1] 周本省.工業水處理技術[M].北京：化學工業出版社，2002.
　　[2] Wolfgang Riedel. 化學鍍[M].上海：上海交通大學出版社，1996.
　　[3] 伍學高.化學鍍技術[M].成都：四川科學技術出版社,1985.
　　[4] 鄭淳之.水處理劑和工業循環冷卻水系統分析方法[M].北京：化學工業出版社，2000.

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作者簡介：張欣(1948-)，男，山東泰安人，高級實驗師，泰山學院化學系實驗室主任， 主要從事化學教學、科研工作，tazxzx@163.com。