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1、催化臭氧化吸附技術(shù)去除難降解污染物摘要：利用催化臭氧化吸附技術(shù)去除水溶液中溶解有機物的效率比單獨臭氧化或單獨吸附技術(shù)有明顯提高，它不但能將臭氧化難以降解的有機物氧化，而且還能減少后續(xù)氯化消毒工藝所形成的消毒副產(chǎn)物(三氯甲烷等)，另外還可減少O3的用量且吸附劑一般不需再生。關(guān)鍵詞：難降解污染物消毒副產(chǎn)物吸附催化臭氧化 飲用水中的微量難降解污染物及消毒副產(chǎn)物需要用非生物降解處理技術(shù)去除，其中包括吸附和化學(xué)氧化法。1臭氧化與吸附技術(shù)1.1 臭氧化 臭氧化反應(yīng)機理為水中有機物可能直接與O3反應(yīng)或與O3在
2、水中分解產(chǎn)生的羥基自由基反應(yīng)。雖然預(yù)臭氧化能去除一部分消毒副產(chǎn)物的前體物，但出水氯化后的致突活性與原水相比有較高的上升，另外O3僅是將對紫外光有較強吸收的大分子氧化成小分子，而不可能完全礦化為CO2和H2O，同時也產(chǎn)生一些副產(chǎn)物(如乙酸等)，因此單獨使用O3并不是一種有效去除水中有機物的方法。1.2 吸附技術(shù) 活性炭吸附是去除水中有機污染物最成熟有效的方法之一?；钚蕴靠梢匀コ兄峦晃镔|(zhì)，但它受吸附容量限制而不能有效去除氯化致突物的前體物；雖然它表面積大而且能用熱解析或在空氣中燃燒毒物的方法再生，
3、但每次再生循環(huán)后都要損失一定量的活性炭?！ ∧承o機材料由于具有吸附和催化的性質(zhì)而引起廣泛關(guān)注，如MobilOil公司生產(chǎn)的M41S系列新型無機中孔材料能被用作高容量吸附劑、仿生材料和氧化還原催化劑[1～4]，其結(jié)構(gòu)特征是表面積大、吸附力強(能吸附相當(dāng)于其自身質(zhì)量60%～70%的烴類)，在去除水中有機污染物方面具有很大潛力，表1中列出了幾種該系列產(chǎn)品的表面積[5、6]。Peter等發(fā)現(xiàn)鈦取代的MCM-41中孔分子篩對某些芳香烴類化合物及其衍生物的降解具有很好的催化作用[6]，可能具有非常廣闊的應(yīng)用前
4、景。表1中孔材料的表面積材料型號表面積(m2/g)8孔徑(nm)HMS(highlymesoporoussilica)9592.7MCM-41(aluminosilicate)11923.0MCM-41(silicate)15242.2Ti-HMS10313.0Ti-MCM-4113452.61.3臭氧化與吸附技術(shù)結(jié)合 活性炭生物濾池的微生物活性常常有助于改善臭氧化對水中DOC的去除，這預(yù)示著臭氧化產(chǎn)生的化合物更易于生物降解。盡管生物過程使TOC去除效率增加，但活性炭對某些溶解有機物的吸附由于預(yù)臭
5、氧化而惡化，因臭氧同腐殖質(zhì)反應(yīng)時產(chǎn)生更多活性炭不易吸附的極性化合物而導(dǎo)致活性炭吸附去除TOC性能下降?！ ¤b于在用鋁鹽混凝前水的預(yù)臭氧化能夠改善混凝時色度及有機物和三氯甲烷前體物的去除，因此推測比活性炭具有更多極性表面的吸附劑在預(yù)臭氧化后可能會比活性炭更有效地去除TOC。許多文獻報道活性氧化鋁吸附劑的吸附效率在預(yù)臭氧化后顯著改善，另外其他一些比活性炭具有較多極性表面的吸附劑(如鋁土礦、骨碳和活性氧化鋁)可能也有此效果。因此預(yù)臭氧化和氧化鋁或鋁土礦的吸附相結(jié)合可能是去除產(chǎn)生色度的有機物的優(yōu)先選擇方法，
6、但這還取決于吸附劑的再生能力及水溶液中有機物的特性。2 催化臭氧化吸附技術(shù) 催化臭氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種新型的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨氧化或降解的有機物氧化方法，同其他高級氧化技術(shù)(如O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3、TiO2/UV和CWAO等)一樣，也是利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量強氧化性自由基(羥基自由基)來氧化分解水中的有機物從而達到水質(zhì)凈化。羥基自由基非常活潑，與大多數(shù)有機物反應(yīng)時速率常數(shù)通常為106～109M-1·s-1，表2為某些有機物臭氧氧化
7、與羥基自由基氧化速率比較。8表2 臭氧、羥基自由基與某些有機物反應(yīng)速率常數(shù)溶質(zhì)Ko3(M-1·s-1)K·OH(M-1·s-1)苯a2±0.47.8×109硝基苯a0.09±0.023.9×109甲酸a5±51.3×108乙二酸a＜4×10-21.4×106乙二酸根離子b＜4×10-27.7×106乙酸a＜3×10-51.6×107乙酸根離子b＜3×10-58.5×107丁二酸a＜3×10-23.1×108丁二酸根離子b(3±1)×10-23.1×1088三氯乙烯174×109四氯乙烯＜0.11.7
8、×109注：a.在酸性且羥基自由基捕捉劑存在條件下；b.在羥基自由基捕捉劑存在條件下?！ 谋?可見，羥基自由基與有機物反應(yīng)的速率常數(shù)一般比臭氧的反應(yīng)速率常數(shù)至少高出7個數(shù)量級。催化臭氧化吸附技術(shù)就是將催化劑的吸附技術(shù)與催化臭氧化技術(shù)相結(jié)合共同去除水中有機物?！ ?999年法國的LegubeB.和KarpelN.等研究了在銅系列催化劑作用下臭氧化對含有腐殖酸或水楊酸的飲用水的去除效果，發(fā)現(xiàn)其TOC去除率比同樣條件下單獨臭氧化有較大提高(模擬天然水：堿度=250mgCa
