催化臭氧化吸附技術(shù)去除難解污染物論文

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1、催化臭氧化吸附技術(shù)去除難解污染物論文摘要: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技術(shù)去除,其中包括吸附和化學(xué)氧化法。關(guān)鍵詞:催化臭氧化吸附技術(shù)去除難解污染物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(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)。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(qiáng)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(shí)也產(chǎn)生一

2、些副產(chǎn)物(如乙酸等),因此單獨(dú)使用O3并不是一種有效去除水中有機(jī)物的方法。1.2吸附技術(shù)活性炭吸附是去除水中有機(jī)污染物最成熟有效的方法之一?;钚蕴靠梢匀コ兄峦晃镔|(zhì).freel2/g)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

3、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)臭氧化而惡化,因臭氧同腐殖質(zhì)反應(yīng)時(shí)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。鑒于在用鋁鹽混凝前水的預(yù)臭氧化能夠改善混凝時(shí)色度及有機(jī)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(huì)比活性炭更有效地去除TOC。許多文獻(xiàn)報(bào)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(jī)物的優(yōu)先選擇方法,但這還取決于吸

4、附劑的再生能力及水溶液中有機(jī)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(dú)氧化或降解的有機(jī)物氧化方法,同其他高級(jí)氧化技術(shù)(如O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3、TiO2/UV和C-1·s-1,表2為某些有機(jī)物臭氧氧化與羥基自由基氧化速率比較。表2臭氧、羥基自由基與某些有機(jī)物反應(yīng)速率常數(shù)溶質(zhì)Ko3(M-1·s-1)K·OH(M-1·s-1)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

5、×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)×10-23.1×108三氯乙烯174×109四氯乙烯<0.11.7×109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。從表2可見,羥基自由基與有機(jī)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(gè)數(shù)量級(jí)。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(jī)物。1999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

6、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(dú)臭氧化有較大提高(模擬天然水:堿度=250mgCaCO3/L,pH=7.2,TOC=2.5~3.0mg/L,臭氧投加量為2.2~2.5mg/mgTOC),圖1、2分別為對含腐殖酸和水楊酸的原水進(jìn)行催化臭氧化、催化劑吸附和單獨(dú)臭氧化去除TOC效率比較。從圖1、2中可以看出,在沒有催化劑存在下對腐殖酸和水楊酸原水的TOC去除率分別為15%和12%;腐殖酸在三氧化二鋁(Alumina)基催化劑(300m2/g,10%Cu)、銳鈦礦(Anatase)基催化劑(61m2/g,5%Cu)和綠坡縷石(Attapulg

7、ite)基催化劑(59m2/g,5%Cu)的作用下,并未明顯改善TOC的去除率;但對水楊酸來說催化臭氧化比單獨(dú)臭氧化或單獨(dú)催化劑吸收去除TOC有明顯改善,三氧化二鋁基催化劑的催化臭氧化的TOC去除率(65%)比單獨(dú)吸收(45%)和單獨(dú)臭氧化(12%)之和還要高,銳鈦礦和綠坡縷石基催化劑的催化臭氧化也是如此。同時(shí)他們還將金屬釕負(fù)載在二氧化鈰(200m2/g)上作催化劑氧化丁二酸(濃度=1mmol/L),丁二酸的降解程度隨臭氧量增加而直線增加(見圖3)。KarplN.等研究了過渡金屬催化臭氧化去除金屬成型設(shè)備沖洗循環(huán)水中的有機(jī)物、螯合劑和表面活性劑,圖4

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