PDMS疏水改性的PVDF膜接触器强化臭氧传质及刚果红的氧化降解效果

中空纤维膜接触器具有界面面积大、传质效率高等特点而被广泛应用于气液传质中。为改善聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜接触器的臭氧传质效果,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对其进行涂覆改性以提高其疏水性,进而提高其臭氧传质和降解污染物的能力。利用ATR-FTIR、SEM-EDS和接触角等方法对膜进行表征,并对其臭氧传质和氧化降解刚果红的效果进行了研究。结果表明,PDMS涂层成功制备,PDMS-PVDF改性膜的疏水性明显提升,接触角由88.9°提升至114.5°。传质实验结果表明,改性膜接触器体积传质系数可达0.077 8 s⁻¹,比原PVDF膜提高了26.2%。改性膜接触器在长期运行实验(12 h)中出水臭氧浓度保持稳定。改性膜接触器30 min内可降解99.2%的刚果红,降解速率常数为0.155 min⁻¹,是原PVDF膜的1.4倍。以上研究结果表明,PDMS-PVDF改性膜接触器具有更高的疏水性和臭氧传质性能,长期运行效果稳定,在污染物处理方面具有一定应用前景。     

电催化臭氧氧化技术深度净化纳滤膜浓水

纳滤膜浓水高效无害化处置是膜法污水深度处理值得关注的问题,传统臭氧氧化技术对膜浓水处置存在处理效率较低、氧化能力有限等问题。针对实际再生水深度净化工艺,构建并评估了电催化臭氧氧化技术对纳滤膜浓水净化效果。电催化臭氧氧化处理180 min可以去除膜浓水中72%的COD和71%的TOC,其一级反应速率常数是单独电催化氧化的14倍、单独臭氧氧化的1.5倍。进一步利用斜生栅藻生长抑制率指标评价了3种氧化过程对膜浓水处理时的毒性削减效果,单独臭氧氧化对膜浓水处理后的斜生栅藻生长抑制率达24.6%,而电催化臭氧氧化深度处理后斜生栅藻生长抑制率仅16.0%,电催化臭氧氧化技术处理后膜浓水的残存生物毒性显著降低。     

膜接触反应器臭氧传质及其对模拟印染废水的降解

对膜接触反应器传质过程及其在模拟印染废水降解中的应用进行了研究。实验表明,产水臭氧浓度随着液相雷诺数、气相臭氧浓度和膜长的增加而升高,随着温度升高而下降。在膜接触反应器中,臭氧体积传质系数kLa可达0.317 s-1,比鼓泡反应器大15~62倍。对模拟印染废水的降解速率常数ka可达0.336 s-1, 比鼓泡反应器大65%,而比臭氧消耗量为鼓泡反应器的45%。实验表明,膜接触反应器具有体积较小,臭氧利用效率较高等优势。     

臭氧高级氧化技术在废水处理中的应用

综述了近年来迅速发展的臭氧高级氧化技术，包括臭氧氧化技术、臭氧／过氧化氢、臭氧／紫外辐射、臭氧与活性炭协同作用等技术，介绍了各种高级氧化技术的基本原理及在废水处理中的应用，并对其特点进行了评述。     

混凝-生物接触氧化-臭氧氧化工艺对印染废水处理特性评价

评价了大塘污水处理厂混凝-生物接触氧化-臭氧氧化工艺对印染废水的处理特性,分析处理过程中COD、色度的去除规律。结果表明:混凝-生物接触氧化-臭氧氧化工艺出水COD浓度最优水平值(TPSs-3.84%)为18.7 mg/L,中间水平浓度(TPSs-50%)为45 mg/L,COD浓度保证值(TPSs-95%)为62.7 mg/L,优于排放标准;工艺出水色度最优水平值(TPSs-3.84%)为10倍,中间水平浓度(TPSs-50%)为40倍,出水保证值(TPSs-95%)为45倍。其中,臭氧氧化在印染废水出水COD和色度的深度处理中发挥重要作用,将出水COD达标保障率由原来的91%提高到100%、出水色度的达标保障率由0%提高到90%。     

臭氧氧化苯乙烯有机气体性能及机制

采用臭氧高级氧化处理高浓度苯乙烯有机废气,研究了进气苯乙烯浓度、臭氧浓度、停留时间、O₃/C₈H₈摩尔比对苯乙烯去除效率的影响。研究结果表明,臭氧氧化能有效净化苯乙烯有机废气,苯乙烯去除效率可达66.6%。适宜运行条件为：停留时间为3.6 s,O₃/C₈H₈摩尔比为0.46。采用GC-MS分析臭氧氧化苯乙烯出口气样,研究结果表明,苯甲醛（C₆H₅CHO）和苯甲酸（C₆H₅COOH）为臭氧氧化苯乙烯的中间产物。臭氧高级氧化苯乙烯机制为苯乙烯气体被臭氧氧化为苯甲醛和苯甲酸,然后继续臭氧氧化为最终产物二氧化碳和水。     

电催化氧化法降解苯酚废水的实验研究

应用自制电化学反应器对废水中苯酚的电催化氧化处理进行了研究，实验了阳极材料、电流密度、电解时间、电极间距离、废水pH值、废水电导率等对苯酚电解去除效果的影响，确定了最佳的处理条件。在电流密度为30mA／cm^2,电解时间为80min，电极间距离为2cm，废水pH值在7～8之间，废水电导率为1100μs／cm的处理条件下，苯酚的电解处理去除率可达97％以上。利用TOC测定仪、紫外光谱和红外光谱等仪，器分析的方法对苯酚降解过程中的产物进行了分析。     

三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明：氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O₂^-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

基于微滤技术供水厂的臭氧预氧化前置工艺中臭氧投加量的优化

通过臭氧预氧化降解水体中溶解性有机物(DOM)对DOM的氧化效果以及微滤(MF)膜污染的缓和效应进行了研究,并分析了臭氧氧化过程中光谱参数变化的规律,进而提出一种通过多目标优化模型确定最佳臭氧投加量的方法。结果表明,臭氧预氧化技术能够将中等分子质量的芳香类DOM转化为低分子质量的有机化合物,对应的UV₂₅₄去除率最高可达90.34%,从而显著改变了MF进水的光谱特性。此外,臭氧预氧化还显著缓解了DOM造成的膜污染,膜污染指数(FI)最多可降低51.49%。根据上述结果可建立多目标优化模型,并用于确定臭氧预氧化-膜过滤工艺最佳臭氧投加量。根据层次分析法,对SUVA₂₅₄、FI和臭氧利用率3个客观指标分配不同的权重,以满足不同饮用水厂的需求。此外,模型分析中可用光谱斜率作为SUVA₂₅₄的替代参数,特别是S_275~295 (R²=0.979 7),用UV₂₅₄作为FI的替代参数(R²=0.879 9),进而简化模型系数的获取。以上研究结果可为水厂在实际应用中优化臭氧投加量、综合提高水处理效果、缓解膜污染并降低运行成本提供参考。     

电催化氧化技术处理煤气化废水

采用电催化氧化技术处理煤气化废水一级生化出水,考察了pH值、槽电压、水力停留时间、曝气量对处理效果的影响,将实验条件优化得到其最佳反应条件为:进水pH值为6.0~6.5,槽电压取值为15 V,水力停留时间为2 h,曝气量为5 m3/(m2·h)。在此最优条件下,煤气化废水一级生化出水的COD去除效率达到80%,色度去除效率达到90%。这表明,电催化氧化技术能够降解废水中的有机组分,还能破坏其内部的发色基团,作为煤气化废水一级生化出水的深度处理方法效果显著,成本低廉,出水能达标排放。     

电催化氧化技术处理制革综合废水

选择DSA电极中的钛基掺硼金钢石膜电极(Ti/BDD),用于制革综合废水的电催化氧化处理研究,考察了在不同的电流密度、电压、电解质、pH值和电解时间等因素对COD去除率和电流效率的影响。结果表明,控制电流密度为30mA/cm2,电压为8.0 V,电解质(NaCl)浓度为2.0 g/L,pH为4.0,电催化氧化处理2 h后,废水的COD和NH4+-N的去除率分别达到了83.6%和90.3%,BOD/COD为0.45,比能耗为35.34 kWh/kg COD,电流效率为37%。     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min⁻¹,电流密度为7.5 mA·cm⁻²时,HO^•生成量为1.024 µmol·L⁻¹。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L⁻¹的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L⁻¹,电流密度7.5 mA·cm⁻²时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ 阴极仍然保持对污染物的去除能力。以上结果表明,以CNT/TBAQ电极为阴极的电催化臭氧技术可以有效提高污染物降解效率,为微量污染物去除提供了一种有前景的技术。     

电催化氧化处理石化碱渣废液

一种酒红色石化碱渣废液,碱浓度为10%,COD值为110 000 mg·L-1,硫化物平均含量为2%,不能直接进行生化处理。向碱渣中加入4.5%浓硫酸中和处理,提取碱渣废液中7.5%的有机物组分,利用NaOH调节废液中过量的酸至中性后,进行电催化氧化处理,处理条件为：电解时间为2 h;电流为300 A;电压为1.47 V;处理量为1 L;极板间距为1.5 cm;吨水电耗为98.0 kW·h-1;电流效率为54.61%。最终出水COD为38 mg·L-1,出水能够实现≤50 mg·L-1的排放标准。     

有毒难降解有机物高级氧化电催化电极

在电催化电极的作用下，电化学反应和化学催化作用结合，导致有机分子的电催化降解。在分析中，综述了电催化高级氧化电极研究现状，阐述与评价了过渡金属涂层电极、金属氧化物涂层电极、含掺杂半导体涂层电极、金刚石膜电极、三维电极等几个主要方面的研究成果，并对今后工作的重点提出了一些意见。     

臭氧催化氧化工艺深度处理印染废水

采用正交实验对催化剂NiO/γ-A12O3的制备条件进行优化,并探讨臭氧催化氧化法对于印染废水的深度处理效能.结果表明,最优的催化剂制备条件为:浸渍液浓度为3％、浸渍时间为4h、灼烧温度为450℃、灼烧时间为3h.臭氧催化氧化反应15 min时,COD浓度由84.22 mg/L降低至50.00 mg/L以下;氨氮浓度由10.88 mg/L降低至5.01 mg/L;色度去除率达到69％,明显高于单纯臭氧氧化的反应效率.     

电催化氧化法降解苯酚废水的实验研究

应用自制电化学反应器对废水中苯酚的电催化氧化处理进行了研究,实验了阳极材料、电流密度、电解时间、电极间距离、废水pH值、废水电导率等对苯酚电解去除效果的影响,确定了最佳的处理条件.在电流密度为30 mA/cm2,电解时间为80 min,电极间距离为2 cm,废水pH值在7～8之间,废水电导率为1100 μs/cm的处理条件下,苯酚的电解处理去除率可达97%以上.利用TOC测定仪、紫外光谱和红外光谱等仪器分析的方法对苯酚降解过程中的产物进行了分析.     

原位臭氧氧化污泥减量工艺的运行效能

采用ASBR/SBR原位臭氧污泥减量工艺,重点研究了原位臭氧氧化对SBR段污泥产率和出水水质的影响。两个相同的ASBR/SBR组合工艺同时运行,每隔3个周期向臭氧投加组SBR的曝气阶段原位间歇投加臭氧,臭氧投加量为0.027 g O3/g MLSS,连续运行40 d;对照组不投加臭氧作为对比。结果表明,原位臭氧氧化实现污泥减量约43.9%,臭氧投加组SBR段平均污泥产率系数为0.1447 g SS/g SCOD,而对照组为0.2580 g SS/g SCOD,投加组没有惰性污泥的累积,并且污泥沉淀性能得到改善。原位臭氧氧化对出水水质影响不大,投加组与对照组相比,臭氧投加3周期后的出水COD、NH4+-N、TN和TP平均值分别为47.8、0.76、14.1和6.4 mg/L,去除率分别下降了4%、2%、3%和7.7%,其中COD、NH4+-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

臭氧-过硫酸钠高级氧化降解土霉素废气

为去除禽畜养殖粪便高温堆肥过程产生的土霉素(OTC)废气,采用臭氧-过硫酸钠(O₃/PS)高级氧化方法,在喷淋装置中降解土霉素(OTC)废气。通过对比不同条件下装置对OTC废气的去除率,考察了O₃及PS对OTC废气去除率及耦合作用。结果表明：O₃/PS喷淋塔对OTC去除率可达94.7%,O₃直接氧化作用的加入使OTC的去除率提高了6.2%~15.9%;加入PS后,OTC的去除率增加了13.9%~23.2%,这是由8.6%~13.7%的·OH氧化作用和4.5%~7.5%的${\rm{SO}}_4^{ \cdot - }$氧化作用引起的。结合高分辨液质联用仪(LC-TOF-MS/MS)分析OTC的降解产物,可以看出,OTC在O₃/PS喷淋塔中经过O₃、·OH和${\rm{SO}}_4^{ \cdot - }$的氧化后,生成了4种主要中间产物,即C₂₀H₁₈N₂O₈、C₂₂H₂₀N₂O₈、C₁₂H₁₆O₂和C₁₃H₂₁O₃。由此可知,OTC废气能被喷淋装置有效去除,并被O₃/PS氧化降解。以上研究结果为含OTC废气的产生、检测和处理提供了参考。     

超声辅助电催化氧化降解苯酚的研究

对电催化氧化和超声辅助电催化氧化降解苯酚过程中的UV扫描吸收光谱研究表明:在苯酚的氧化降解反应过程中,都有对紫外光有吸收的中间体生成;对吸光度峰值随降解反应时间的变化关系进行非线性最小二乘法拟合(NLSF),发现溶液的相对吸光度峰值的衰减均符合表观零级反应动力学规律,其相应的表观反应速率常数(k0)分别为(0.0051±0.0005)min-1和(0.0052±0.0003)min-1;但超声波对电催化降解苯酚的速度和效果并无显著影响.同时GC-MS也检测到苯酚超声辅助电催化氧化降解60 min后,发现除苯酚仍然存在外,还有中间产物苯酚乙酸酯、甲酸、乙酸,从而证实苯酚在羟基自由基作用下,开环氧化降解生成乙酸和甲酸等小分子有机物,最后降解为二氧化碳和水.