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Highly Efficient Bromide Removal from Shale Gas Produced Water by Unactivated Peroxymonosulfate for Controlling Disinfection Byproduct Formation in Impacted Water Supplies.
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2020-04-08 , DOI: 10.1021/acs.est.9b06825 Kuan Z Huang 1 , Huichun Zhang 1
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2020-04-08 , DOI: 10.1021/acs.est.9b06825 Kuan Z Huang 1 , Huichun Zhang 1
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Shale gas extraction processes generate a large amount of hypersaline wastewater, whose spills or discharges may significantly increase the bromide levels in downstream water supplies and result in the formation of brominated disinfection byproducts (DBPs) upon chlorination. Although a few studies have investigated selective bromide removal from produced water, the low removal efficiencies and complex system setups are not desirable. In this study, we examined a simple cost-effective approach for selective bromide removal from produced water relying on the oxidation by unactivated peroxymonosulfate. More than 95% of bromide was removed as Br2(g) in less than 10 min under weakly acidic conditions without significant formation of Cl2(g) even when the chloride concentration was more than 2 orders of magnitude higher. A kinetic model considering the involved reactions was then developed to describe the process well under various reaction conditions. The organic compounds in the produced water neither noticeably lowered the bromide removal efficiency nor reacted with the halogen species to form halogenated byproducts. The tests in batch and continuously stirred tank reactor systems suggested that it was feasible to achieve both high bromide removal and neutral effluent pH such that further pH adjustment was not necessary before discharge. After the treatment, the effect of the produced water on DBP formation was largely eliminated.
中文翻译：
通过未活化的过一硫酸氢盐从页岩气采出水中高效去除溴化物，以控制受影响供水中的消毒副产物形成。
页岩气提取过程会产生大量的高盐废水，其溢出或排放会显着增加下游供水中的溴化物含量，并导致氯化后形成溴化消毒副产物（DBP）。尽管一些研究已经研究了从生产水中选择性去除溴化物的方法，但是低去除效率和复杂的系统设置是不可取的。在这项研究中，我们研究了一种简单的经济有效的方法，该方法依赖于未活化的过氧单硫酸盐的氧化作用，从生产水中选择性除去溴化物。即使在氯化物浓度高出2个数量级以上的情况下，在弱酸性条件下，在不到10分钟的时间内，仍能在95分钟内去除超过95％的溴化物，成为Br2（g），而不会明显形成Cl2（g）。然后建立了考虑所涉及反应的动力学模型，以很好地描述各种反应条件下的过程。采出水中的有机化合物既不会显着降低溴化物的去除效率，也不会与卤素物质反应形成卤化副产物。间歇式和连续搅拌釜式反应器系统的测试表明，实现高溴化物去除率和中性废水pH值都是可行的，因此在排放前无需进一步调节pH值。处理后，产出水对DBP形成的影响已基本消除。采出水中的有机化合物既不会显着降低溴化物的去除效率，也不会与卤素物质反应形成卤化副产物。分批和连续搅拌釜式反应器系统的测试表明，实现高溴化物去除率和中性废水pH值都是可行的，因此在排放前无需进一步调节pH值。处理后，产出水对DBP形成的影响已基本消除。采出水中的有机化合物既不会显着降低溴化物的去除效率，也不会与卤素物质反应形成卤化副产物。间歇式和连续搅拌釜式反应器系统的测试表明，实现高溴化物去除率和中性废水pH值都是可行的，因此在排放前无需进一步调节pH值。处理后，产出水对DBP形成的影响已基本消除。
更新日期：2020-04-23
中文翻译：
通过未活化的过一硫酸氢盐从页岩气采出水中高效去除溴化物，以控制受影响供水中的消毒副产物形成。
页岩气提取过程会产生大量的高盐废水，其溢出或排放会显着增加下游供水中的溴化物含量，并导致氯化后形成溴化消毒副产物（DBP）。尽管一些研究已经研究了从生产水中选择性去除溴化物的方法，但是低去除效率和复杂的系统设置是不可取的。在这项研究中，我们研究了一种简单的经济有效的方法，该方法依赖于未活化的过氧单硫酸盐的氧化作用，从生产水中选择性除去溴化物。即使在氯化物浓度高出2个数量级以上的情况下，在弱酸性条件下，在不到10分钟的时间内，仍能在95分钟内去除超过95％的溴化物，成为Br2（g），而不会明显形成Cl2（g）。然后建立了考虑所涉及反应的动力学模型，以很好地描述各种反应条件下的过程。采出水中的有机化合物既不会显着降低溴化物的去除效率，也不会与卤素物质反应形成卤化副产物。间歇式和连续搅拌釜式反应器系统的测试表明，实现高溴化物去除率和中性废水pH值都是可行的，因此在排放前无需进一步调节pH值。处理后，产出水对DBP形成的影响已基本消除。采出水中的有机化合物既不会显着降低溴化物的去除效率，也不会与卤素物质反应形成卤化副产物。分批和连续搅拌釜式反应器系统的测试表明，实现高溴化物去除率和中性废水pH值都是可行的，因此在排放前无需进一步调节pH值。处理后，产出水对DBP形成的影响已基本消除。采出水中的有机化合物既不会显着降低溴化物的去除效率，也不会与卤素物质反应形成卤化副产物。间歇式和连续搅拌釜式反应器系统的测试表明，实现高溴化物去除率和中性废水pH值都是可行的，因此在排放前无需进一步调节pH值。处理后，产出水对DBP形成的影响已基本消除。
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