含酚废水α-Fe2O3催化臭氧氧化参数优化及机理分析

传统工艺对含酚废水的处理效果有限,催化臭氧氧化技术能够有效处理含酚废水。α-Fe₂O₃在试验中表现出了高臭氧催化活性,催化产生的·OH可对苯酚及中间产物进行无选择性矿化,显著增强了污染物去除效果和臭氧利用水平。为明确催化臭氧氧化过程主要影响因素并优化工艺参数,以苯酚模拟含酚废水,设计了L₁₆(4⁴)正交试验。结果表明,臭氧投加量、催化剂投加量、pH、反应时间是COD去除率及单位臭氧COD降解量的主要影响因素,其中,臭氧投加量与反应时间的影响较为显著。方差分析与试验验证表明,催化剂投加量对COD去除率影响较小,pH对单位臭氧COD降解量影响较小。通过权矩阵计算得到优化后的反应条件：臭氧投加量为5 mg/(L·min),催化剂投加量为0.10 g/L,pH为9,反应时间为45 min。叔丁醇屏蔽试验表明,·OH显著促进了催化臭氧氧化进程。     

Fe-Al/Al2O3催化臭氧化去除水中有机污染物2,4-D过程中溴酸盐的生成控制研究

采用浸渍、强化水解和后续水浴加热的方法制得催化剂Fe-Al/Al2O3,并通过XRD和XPS等表征手段对其结构性能进行了研究.结果表明,催化剂中铁是以二价和三价存在,且以三价铁为主;铝则以Al2O3和AlOOH形态存在.与单独臭氧化相比,Fe-Al/Al2 O3既能高效矿化水中的难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),又能明显抑制溴酸盐的生成,体现出很好的循环使用稳定性.进一步探讨了臭氧投加量和溴离子初始浓度对催化臭氧化效率和溴酸盐生成的影响.研究表明,在Fe-Al/Al2O3催化臭氧化过程中,水中溴酸盐浓度受臭氧投加量和溴离子初始浓度的影响较小,均可明显抑制溴酸盐的生成,且有机物的矿化效率随着臭氧投加量的增加而显著提高.     

气相正己烷的光催化及臭氧/光催化降解动力学

初步研究了气相中低浓度的正己烷在较大流量(5L/min～17L/min)臭氧/紫外(O₃/UV),光催化(TiO₂/UV)及臭氧/光催化(O₃/TiO₂/UV)3种方法的降解的动力学,考察了正己烷的初始浓度、流量、水蒸气浓度、臭氧投加量等因素的影响.研究表明:正己O₃/TiO₂/UV降解效率远高于O₃/UV的降解效率,明显高于TiO₂/UV降解效率;相对于初始浓度,正己烷的TiO₂/UV及O₃/TiO₂/UV反应符合L-H模型,对于O₃/UV过程用L-H模型不能得到较好的拟合;随着流量的增加正己烷在TiO₂/UV与O₃/TiO₂/UV降解过程中的反应速率先增加后保持不变,但是在O₃/UV过程中其反应速率变化不大;湿度对正己烷的降解有一定的影响;随着臭氧投加量的增加,正己烷O₃/UV和O₃/TiO₂/UV的降解速率呈直线增加,在O₃/UV过程中正己烷的反应速率增加更快.     

饮用水中甲羟孕酮的臭氧氧化降解研究

以饮用水中内分泌干扰物孕激素类甲羟孕酮(MPA)为目标物,采用臭氧氧化工艺对其进行降解,对臭氧降解过程动力学进行了研究,并考察液相臭氧浓度、pH、羟基自由基(.OH)清除剂(HCO3-)对降解过程的影响.结果表明,臭氧在合适条件下能够有效降解水溶液中的MPA,MPA初始浓度为3、5、10 mg.L-1,采用连续臭氧曝气方式降解时,降解过程遵守一级反应动力学模型;采用序批式臭氧投加方式进行降解时,降解过程符合二级反应动力学模型.pH的升高和HCO3-的添加都会对降解效果产生负面影响.在反应温度为20℃,采用序批式臭氧投加方式,MPA的去除率从pH=3.10时的89.8%下降到pH=9.02时的74.6%.相同反应条件下,添加羟基自由基清除剂HCO3-后,降解反应速率常数由0.146 3 L.(mg.min)-1下降到0.049 5 L.(mg.min)-1,去除率下降了22.2个百分点.     

臭氧-生物滤池组合工艺深度处理石化废水中试

采用臭氧-生物滤池对石化厂二级出水进行深度处理,研究臭氧对废水COD的去除效果,废水中有机物相对分子质量及荧光物质含量的影响。研究结果表明投加O3后出水COD明显下降,臭氧投加量为20 mg/L,接触时间为15 min,臭氧能有效将大分子有机物转化为小分子物质。使相对分子质量为2.5×103~3.5×103的有机物所占比例由28.46%下降至23.45%,稳定运行时,臭氧-生物滤池对COD平均去除率为47%。     

响应面法优化O3/US-混凝耦合去除皮革废水中的磷

采用O₃/US-混凝法去除皮革废水中的磷.结果表明,废水中的磷90%以上是以有机磷形式存在,无法通过单一条件的混凝法去除废水中的磷,臭氧氧化可以将大部分有机磷转为无机磷,该过程在超声的强化下转化率更高.在单因素试验的基础上,以总磷的去除率为响应值,采用Box-Behnken响应曲面法考察了氢氧化钙投加量、臭氧反应时间、聚丙烯酰胺(PAM)投加量、超声波功率4个因素之间的单独及交互作用.结果表明,4个因素影响顺序为:氢氧化钙投加量>PAM投加量>超声波功率>臭氧反应时间,数学模型拟合度高(R■=0.995),利用该模型预测总磷的最大去除率为95.56%,在最佳反应条件:氢氧化钙投加量为718.35 mg·L^-1,臭氧反应时间为50.87 min,超声波功率为337.74 W,PAM投加量为22.27 mg·L^-1时验证实验结果的总磷去除率为93.68%,与模型预测值偏差1.88%.     

土霉素在乙酸水溶液中的臭氧氧化降解研究

采用乙酸作为臭氧氧化降解土霉素（OTC）的介质,考察了臭氧/OTC初始投加量比、臭氧流量、自由基抑制剂叔丁醇（TBA）、金属离子等因素对OTC降解效果的影响.结果表明,臭氧在乙酸水溶液中有较好的稳定性和溶解度;OTC在乙酸溶液中具有较高的去除率和反应降解速率;随着OTC/臭氧初始投加量比的增加,OTC在乙酸中去除率明显减小;适当的臭氧流量,有利于OTC去除率的提高;添加叔丁醇能够明显抑制OTC在乙酸体系中的氧化降解,表明乙酸中同时存在直接臭氧氧化和间接臭氧氧化反应;当反应体系中存在Fe3＋和Co2＋时,OTC的氧化降解明显受到抑制.     

VUV/TiO_2/O_3去除水中微量硝基苯的研究

采用负载在钛片上的二氧化钛(TiO2)薄膜光催化剂,以能发射185 nm真空紫外线(VUV)的紫外灯为光源,研究臭氧强化的真空紫外光催化方法(VUV/TiO2/O3)对水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,VUV/TiO2/O3是一种有效地去除水中微量硝基苯的方法,VUV/TiO2/O3的表观一级反应速率常数比UV/TiO2/O3和VUV/O3分别高102.8%和30.8%,去离子水中50 μg/L的硝基苯反应60 s后就降低到检测限以下.VUV/TiO2/O3对硝基苯的降解速率随臭氧投加量的增加而显著增大,臭氧投加量1.52 mg/L时的反应速率比不加臭氧时提高了134.4%;虽然表观一级反应速率常数随初始浓度增加而稍有下降,但初始浓度170 μg/L的硝基苯反应2 min后也无法检出.水中常见的重碳酸盐和腐殖酸对硝基苯降解有显著的抑制作用,两者浓度分别为2 mmol/L和3.2 mg/L时,VUV/TiO2/O3对硝基苯的表观反应速率常数分别下降82.9%和71.6%,反应速率常数的倒数与重碳酸氢根浓度线性相关.VUV/TiO2/O3能快速有效地去除地表水(含碳酸盐和天然有机物)中的微量硝基苯,4 min内初始浓度为90 μg/L的硝基苯去除率达到96%,UV254降低了80%.     

焦化废水外排水的TiO2光催化氧化深度处理及有机物组分分析

采用TiO₂光催化氧化法对焦化废水外排水进行深度处理,考察反应时间,TiO₂投加量及废水初始pH对TOC降解的影响,通过GC/MS技术对处理前后废水中的有机物组分进行定性分析,解析废水在TiO₂光催化氧化过程中有机物的降解规律. 结果表明:在反应时间为3 h,TiO₂投加量为4 g/L,以及不调节废水pH的条件下,焦化废水外排水经TiO₂光催化氧化深度处理后TOC的去除率为53.40%,有机物种类由66种降为23种;TiO₂光催化氧化法对除多环芳烃外的其他有机物均有较好的去除效果;不同种类有机物在TiO₂光催化氧化过程中的降解速率为石油烃>醇、酸、醛等有机物>酚>苯系物>含氮杂环有机物>多环芳烃.      

污水厂二级出水中难凝聚有机物的臭氧化特性

以城市污水处理厂二级出水为原水,研究臭氧化处理对水中难凝聚有机物的去除效果.结果表明单独混凝对水中有机物的去除率较低,混凝过程中未被去除的有机物属于难凝聚有机物,加入臭氧进行氧化,随着臭氧投加量的增加,二级出水色度和UV254去除率逐渐增大,而DOC去除率变化较小.当臭氧投加量(以O3/DOC计)增加至1.5 mg·mg-1时,色度、UV254和DOC的去除率分别为45%、34%和20%,说明臭氧易于与不饱和结构有机物反应,而直接氧化的矿化能力较弱.为进一步明确二级出水有机物种类和含量的变化,测定了混凝和不同臭氧投加量下有机物的相对分子质量和三维荧光光谱.结果表明混凝对有机物含量的影响很小,而臭氧能够优先氧化分解难凝聚有机物中的大分子物质,明显减弱腐殖质类物质的荧光峰强度,但不改变荧光峰位置.同时采用光电子能谱分析有机物结构的变化规律,结果表明混凝能够去除含羧基类官能团有机物,而臭氧则易于与含苯环类难凝聚有机物反应,随着臭氧投加量的增大,脂肪类饱和有机物含量有所升高.     

气相中甲苯的臭氧-光催化降解

初步研究了气相中中低浓度(10～80mg/m³)甲苯的臭氧-光催化联合降解,考察甲苯初始浓度、气体流量和湿度对降解效率及去除负荷的影响,并与单一光催化降解进行了比较.结果表明,臭氧-光催化对甲苯的降解效率大大高于光催化的降解效率,在较高浓度时效果更为显著;甲苯浓度在10～40mg/m³范围时,臭氧-光催化降解效率高达90%以上,但随甲苯初始浓度升高而缓慢地线性下降;湿度对甲苯的臭氧-光催化降解稍有影响,但去除率变化不超过2.5%.     

微囊藻毒素-RR的臭氧降解研究

采用臭氧氧化的方法对微囊藻毒素-RR(MC-RR)进行降解.结果表明,在O3∶MC-RR(物质量比)为6的条件下,MC-RR的去除率最高可达到83.0%;pH上升、水中NOM含量增加都能显著降低MC-RR的臭氧降解效果.使用HPLC-MS考察了MC-RR的臭氧降解产物,并在此基础上探讨了MC-RR的臭氧氧化降解途径:主要通过Adda途径和Mdha途径来完成对MC-RR的降解和脱毒作用.臭氧氧化的Adda途径是通过对MC-RR上Adda侧链的进攻,断开具有活性的Adda支链,而达到脱毒的目的,其中Adda途径过程中的苯环羟基化作用对整个过程有促进作用;臭氧氧化的Mdha途径是通过对MC-RR肽环上面Mdha和Ala的断键,打开环状肽链,使藻毒素失去活性.在整个过程中Adda途径占主导地位.     

Bi2WO6可见光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用水热合成法制备Bi2WO6催化剂,并通过XRD,UV-vis DRS等手段对其进行表征;以活性艳红X-3B为目标污染物,研究催化剂量、X-3B初始浓度、反应溶液pH值以及H2O2等因素在可见光辐射下对其光催化降解效果的影响.结果表明,所制备的Bi2WO6催化剂结晶度好,具有较强的可见光吸收能力;最佳催化反应条件为: X-3B初始浓度20mg/L,Bi2WO6用量2g/L, pH5.18(原始pH值).在此条件下,光照60min,对X-3B的去除率可达到86%;加入2mL/L 30%的H2O2,光照30min,降解率可达到96%以上,降解反应符合一级反应动力学.光催化反应可以有效地破坏X-3B的发色基团偶氮结构使其脱色,但在所设定的反应时间(80 min)内X-3B不能被完全矿化,反应过程中有中间产物生成.     

在TiO2催化剂上苯酚光催化氧化反应研究2-多相光催化氧化与直接光解反应的比较

在ＴｉＯ２悬浆体系，中压汞灯作用下，通过苯酚降解过程中总碳浓度变化及二氧化碳生成速度的变化规律，研究了光催化氧化与直接光解反应的不同，并着得比较了当反应条件如催化剂量，气相氧浓度以及光强度变化对两种反应的影响。实验结果证明了两种反应的历程和产物各不相同，多相光催化氧化更有利于有机物分子的降解，而光解作用会引起聚合反应，同时也说明充分利用太阳能不仅是开发光催化水处理技术的重要途径，也是抑制直接光解加     

含钛高炉渣制光催化剂降解水中2,4-二氯酚的研究

以攀钢含钛高炉渣为原料制备了光催化剂,并将其用于降解水中2,4-二氯酚,研究了光催化剂投加量、光照强度、反应物浓度、反应时间对2,4-二氯酚降解率的影响。结果表明:高炉渣制光催化剂对2,4-二氯酚具有良好的光催化效果,在催化剂投加量为0.3g/L,光照时间为2h的条件下,浓度为50mg/L的2,4-二氯酚的降解率达到了77.1%。通过反应的动力学分析,确立出高炉渣制光催化剂对水中2,4-二氯酚的降解反应为一级反应。对2,4-二氯酚的光催化降解产物进行分析发现,苯环上的C—Cl键被光催化剂产生的羟自由基·OH氧化断裂,氯取代基成为游离Cl-存在于溶液中,2,4-二氯酚被·OH降解生成中间小分子有机产物,这些小分子有机物再进一步被光催化降解。     

高铁酸钾氧化去除水中三氯生的研究

采用高铁酸钾对水中三氯生（TCS）的去除进行了研究,探讨了TCS的降解机理,考察了高铁酸钾投加量、pH值、天然有机物（NOM）和双氧水等因素对TCS去除和中间产物2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）生成的影响.结果表明：TCS通过醚键断裂降解生成2,4-DCP,TCS浓度为550μg/L,高铁酸钾浓度为15mg/L时,600s后TCS去除率可达96.48%.增加高铁酸钾投加量可以提高TCS的去除,TCS的去除率随pH值升高呈现出降低的趋势,酸性环境有利于TCS的去除,pH值为4时,TCS的去除达100%,腐殖酸和双氧水对TCS的去除有抑制作用.高铁酸钾可以有效降解TCS并降低溶液的急毒性,降低水质健康风险.     

氧化剂增强TiO2纤维光催化降解DMF研究

研究TiO₂纤维光催化降解DMF水溶液的结果表明:氧化剂增强了TiO₂纤维对DMF的降解能力,在其它反应条件相同情况下,O₃/TiO₂(F)对DMF降解率是air/TiO₂(F)和H₂O₂/TiO₂(F)的1.5倍左右,且降解速率提高2倍左右,COD分析表明DMF几乎完全矿化.同时实验过程中确定了DMF光催化降解中间产物仲胺的存在.以二甲胺为仲胺代表物进行光催化降解研究表明,中间产物仲胺的迅速降解是O₃增强TiO₂纤维降解效应的主要因素.     

高浓度富里酸在臭氧体系中的降解特性

为了解高浓度富里酸在臭氧体系中的降解特性,采用了高效且反应条件温和的臭氧法处理高浓度富里酸模拟废水,并采用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱,研究了臭氧降解高浓度富里酸的特性与原理.结果表明:在初始pH为8.0、臭氧投加量（以ρ计）为65.00 mg/L的条件下,反应30 min后色度、富里酸、COD_Cr的去除率分别为82.16%、43.28%、26.73%;臭氧利用率从反应2 min时的72.52%降至30 min时的18.15%,B/C[ρ（BOD₅）/ρ（COD_Cr）]由进水的0.27升至0.61,ρ（HCO₃-）由初始的42.2 mg/L增至502.6 mg/L,说明小分子有机物的不断生成和矿化使得模拟废水可生化性大幅提高.紫外-可见吸收光谱分析表明,臭氧能使富里酸模拟废水中易降解物质成分增多、富里酸的结构趋于简单.三维荧光光谱表明,臭氧能有效降解大分子富里酸类物质,并较快速地使小分子色氨酸被氧化,随着反应的持续进行,富里酸的腐殖化程度逐渐降低.      

臭氧降解甲基对硫磷机理研究

研究了臭氧降解甲基对硫磷的效果、机理．鉴定了反应中间产物。实验表明臭氧能有效降解甲基对硫磷。通过分别添加自由基抑制剂碳酸氢钠和叔丁醇,初步探讨了反应机理,在自由基抑制剂存在时,甲基对硫磷的降解率明显降低,表明甲基对硫磷的降解遵循自由基机理。对处理过的水样采用GC,HPLC,UV检测．结果表明有未知中间产物生成,同时发现降解产物的极性增强。通过GC-MS检测鉴定了此未知物质的结构,证实臭氧处理不足时会有毒性中间产物生成。     

芳香化合物的光催化-臭氧联用降解研究

研究了几种芳香化合物的光催化 臭氧联用降解。探讨了光催化 臭氧联用技术降解有机物作用机理,分析了芳香化合物结构与反应活性的关系。实验结果表明,光催化 臭氧联用对芳香化合物的降解都存在一定的协同效应,而且符合表观准一级反应动力学规律;203#膜光催化臭氧的作用机理是催化臭氧产生了更多的高活性氧化剂,芳香化合物结构对其光催化 臭氧联用降解活性有很大影响。