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1、催化臭氧化吸附技術(shù)去除難解污染物摘要: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嘴技術(shù)去除,其中包括吸附和蔚化學(xué)氧化法。關(guān)鍵詞:催慪化臭氧化吸附技術(shù)去除難解諼污染物飲用水中的微量難忌降解污染物及消毒副產(chǎn)物需殲要用非生物降解處理技術(shù)去鐸除,其中包括吸附和化學(xué)氧西化法。1?臭氧化與吸附壙技術(shù)臭氧化臭氧化反應(yīng)機(jī)理為水中有機(jī)物可能直接與O3反應(yīng)或與O3在水中分解產(chǎn)生的羥基自由基反應(yīng)勖。雖然預(yù)臭氧化能去除一部⑩分消毒副產(chǎn)物的前體物,但柰出水氯化后的致突活性與原裙水相比有較高的上升,另外烊O3僅是將對紫外光有較強(qiáng)姬吸收的大分子氧化成小分子髀,而不可能完全礦化為CO燴2和H2O,同時(shí)
2、也產(chǎn)生一些副產(chǎn)物(如乙酸等),因在此單獨(dú)使用O3并不是一種θ有效去除水中有機(jī)物的方法黠。吸附技術(shù)活性炭吸附攉是去除水中有機(jī)污染物最成熟有效的方法之一?;钚蕴控乜梢匀コ兄峦晃镔|(zhì),但它受吸附容量限制而不能有勖效去除氯化致突物的前體物忍;雖然它表面積大而且能用鏈熱解析或在空氣中燃燒毒物脞的方法再生,但每次再生循樨12/12環(huán)后都要損失一定量的活性餓炭。某些無機(jī)材料由于具翊有吸附和催化的性質(zhì)而引起'廣泛關(guān)注,如MobilO脊il公司生產(chǎn)的M41S系列新型無機(jī)中孔材料能被用鏹作高容量吸附劑、仿生材料羿和氧化還原催化劑[1~4囀],其結(jié)構(gòu)特征是表面積大、吸附力強(qiáng)(能吸附相當(dāng)于繚其自身質(zhì)量6
3、0%~70%╀的烴類),在去除水中有機(jī)縲污染物方面具有很大潛力,表1中列出了幾種該系列產(chǎn)Ж品的表面積[5、6]。Peter等發(fā)現(xiàn)鈦取代的M┾CM-41中孔分子篩對某捆些芳香烴類化合物及其衍生論物的降解具有很好的催化作鲼用[6],可能具有非常廣左闊的應(yīng)用前景。表1中孔崩材料的表面積材料型號表面積(m2/g)孔徑(n槁m)HMS(highly迎mesoporoussilica)959MCM-拗41(aluminosi切l(wèi)icate)1192M箢CM-41(silica撟te)1524Ti-HM哀S1031Ti-MCM-粉411345臭氧化與吸附佞技術(shù)結(jié)合活性炭生物濾池┆的微生物活性常常有
4、助于改閂善臭氧化對水中DOC的去て除,這預(yù)示著臭氧化產(chǎn)生的化合物更易于生物降解。盡蜾管生物過程使TOC去除效∝率增加,但活性炭對某些溶^解有機(jī)物的吸附由于預(yù)臭氧暖化而惡化,因臭氧同腐殖質(zhì)檀反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生更多活性炭不易輯吸附的極性化合物而導(dǎo)致活莒性炭吸附去除TOC性能下鉀降。12/12鑒于在用鋁鹽混凝前┽水的預(yù)臭氧化能夠改善混凝胲時(shí)色度及有機(jī)物和三氯甲烷菖前體物的去除,因此推測比刪活性炭具有更多極性表面的頁吸附劑在預(yù)臭氧化后可能會甄比活性炭更有效地去除TO抉C。許多文獻(xiàn)報(bào)道活性氧化僻鋁吸附劑的吸附效率在預(yù)臭達(dá)氧化后顯著改善,另外其他犒一些比活性炭具有較多極性>表面的吸附劑(如鋁土礦、訥骨碳和活性
5、氧化鋁)可能也瀅有此效果。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)生色度的有捧機(jī)物的優(yōu)先選擇方法,但這赍還取決于吸附劑的再生能力噍及水溶液中有機(jī)物的特性。2催化臭氧化吸附技術(shù)催瑋化臭氧化技術(shù)是近年發(fā)展起遑來的一種新型的在常溫常壓脧下將那些難以用臭氧單獨(dú)氧坻化或降解的有機(jī)物氧化方法鋁,同其他高級氧化技術(shù)(如塾O3/H2O2、UV/OR3、UV/H2O2、UV犒/H2O2/O3、TiO汾2/UV和CWAO等)一铞樣,也是利用反應(yīng)過程中產(chǎn)意生的大量強(qiáng)氧化性自由基(羥基自由基)來氧化分解水餳中的有機(jī)物從而達(dá)到水質(zhì)凈孽化。羥基自由基非?;顫?,與大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)時(shí)速率常數(shù)通常為10
6、6~109M-1·s-1,表2為某奈些有機(jī)物臭氧氧化與羥基自┥由基氧化速率比較。表2姻臭氧、羥基自由基與某些有臀機(jī)物反應(yīng)速率常數(shù)溶質(zhì)Ko3(M-1·s-1)K·OH(M-1·s-1)汀苯a2±×109硝基苯a矩±×109甲酸a5±5×嘭108乙二酸a<4×10剜12/12-2×106乙二酸根離子躊b<4×10-2×106乙酸a<3×10-5×1羈07乙酸根離子b<3×1彈0-5×107丁二酸a<冕3×10-2×108丁二酸根離子b(3±1)×1鞠0-2×108三氯乙烯1坂74×109四氯乙烯<×繕109注:a.在酸性且羥基自由基捕捉劑存在條件下砜;b.在羥基自由基捕捉劑B存在條件
7、下。從表2可見,棼羥基自由基與有機(jī)物反應(yīng)的不速率常數(shù)一般比臭氧的反應(yīng)速率常數(shù)至少高出7個(gè)數(shù)量揎級。催化臭氧化吸附技術(shù)就靳是將催化劑的吸附技術(shù)與催ヴ化臭氧化技術(shù)相結(jié)合共同去殉除水中有機(jī)物。1999洇年法國的LegubeB.尚和KarpelN.等研究還了在銅系列催化劑作用下臭ッ氧化對含有腐殖酸或水楊酸印的飲用水的去除效果,發(fā)現(xiàn)莫其TOC去除率比同樣條件窟下單獨(dú)臭氧化有較大提高(覲模擬天然水:堿度=250朐mgC