臭氧氧化降解水中四丁基锡效能及动力学研究

对水中臭氧氧化降解四丁基锡(TeBT)的反应动力学、效能及影响因素进行了实验研究.结果表明,温度从12℃升到22℃,TeBT的去除率可从36％升高到43％,但当温度升到32℃时其去除率有所下降.pH升高有利于TeBT的氧化降解,在pH =5.9的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率为30％;在pH=8.0的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率提高到42％.原因可能是pH的升高会使臭氧在水中的分解速率加快,臭氧向水相转移率也提高.·OH抑制剂叔丁醇和重碳酸盐对臭氧氧化去除TeBT具有明显的抑制作用,说明在臭氧氧化去除TeBT的过程主要受到·OH产率的影响.通过拟一级反应动力学,计算出单独臭氧(即臭氧分子)与TeBT的直接反应速率常数ko3=435.79 L·mol-1·s-1,·OH与TeBT的间接反应速率常数k.oH=1.4 ×109 L·mol-1·s-1.     

地下水中铁、锰离子臭氧处理技术的研究

臭氧处理能够有效去除地下水中的铁、锰离子,是提高饮用水品质的环保工艺之一.本文使用臭氧发生器和金属离子氧化装置,对配制有2.6 mg/L Fe2+和1.0 mg/L Mn 2+的模拟地下水进行臭氧处理,系统地研究了臭氧浓度、溶液pH值、反应温度、絮凝剂类型及用量、碳酸氢盐浓度等工艺参数对金属离子去除率的影响.实验结果表...     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的效能研究

在连续反应器中,考察了臭氧/沸石工艺在不同条件下去除硝基苯的效果.结果表明,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率明显高于单纯臭氧氧化,反应7 min后,硝基苯去除率达到100％,并且该反应符合假一级反应动力学.叔丁醇能抑制臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,表明在氧化去除硝基苯过程中羟基自由基起主导作用.增加沸石投量和臭氧浓度均能有效地提高臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,并且臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与沸石投量之间存在1个最优值,与臭氧浓度呈线性关系.臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与初始硝基苯浓度无关.离子强度对臭氧/沸石工艺降解硝基苯的效率影响较大,当离子强度从0增加到1×10^-3　mol/L时,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除率从81.2％降低至31.6％.pH值主要影响臭氧的分解能力,随着溶液pH降低,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率逐渐下降.沸石具有较长的使用寿命.     

臭氧氧化降解水中青霉素G特性和动力学特征

为考察水中PCN（青霉素G）在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理模拟废水中的PCN,研究了初始pH、ρ（臭氧）、初始ρ（PCN）、自由基抑制剂TBA（叔丁醇）、反应温度等对水中PCN去除效果的影响,并分析了PCN在臭氧氧化降解过程中的降解特性和动力学特征.结果表明:①在溶液体积为1 L、初始ρ（PCN）为50 mg/L、初始pH为11、ρ（臭氧）为15 mg/L、反应温度为20℃时,反应5 min时PCN去除率为100%,反应2 h时TOC去除率为28.98%.②PCN的降解速率和TOC去除效果随pH的增大而升高,碱性环境有利于PCN的矿化.③臭氧氧化过程中,PCN的降解以臭氧直接氧化为主,其降解中间产物的矿化主要以臭氧间接氧化为主,TBA可抑制强氧化性羟基自由基的产生效率,因而对TOC的矿化有明显的抑制作用.④对PCN的降解过程进行一级、伪一级和二级动力学方程拟合,结果表明,伪一级动力学方程拟合相关性（R2=0.999 7）最高,k（反应速率常数）最大值为0.825 5 min-1.研究显示,臭氧直接氧化可有效降解水中PCN,但对中间产物的矿化去除效果较为有限,臭氧氧化降解PCN的过程遵循伪一级反应动力学方程.      

臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的研究

在悬浮颗粒搅拌混合反应器中,研究了臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的性能,结果表明,纳米TiO2催化臭氧化去除硝基苯较单独臭氧氧化有明显的提高,反应20min硝基苯的去除率提高了44%.实验中分别考察了纳米TiO2热处理温度、催化剂投量、臭氧投量、硝基苯初始浓度、pH值对臭氧/纳米TiO2催化氧化去除硝基苯的影响.发现550℃烧结得到的纳米TiO2表现出最好的催化臭氧化活性,在较低的臭氧投量与催化剂用量条件下,硝基苯的去除率可达到56.57%;增大臭氧或者硝基苯的初始浓度,硝基苯的去除率随之提高;但是改变催化剂投量,硝基苯的去除效果几乎不受影响;中性或碱性pH环境利于纳米TiO2催化臭氧化反应的进行.通过研究叔丁醇对纳米TiO2催化臭氧化反应的影响,证明反应遵循羟基自由基(·OH)反应机理.     

臭氧氧化对印染废水中PVA的氧化效果研究

该文研究了臭氧氧化对印染废水中典型化学污染物聚乙烯醇（PVA）的降解效果,考察了臭氧投加量、PVA初始浓度、温度与pH对PVA去除效果的影响,探究了PVA臭氧化中的氧化机制。结果表明,当臭氧投加量为7 mg/L、PVA浓度为50 mg/L、pH为7、温度为20℃时,反应60 min后,PVA的去除率为99.7%。机理研究表明,臭氧的直接氧化在PVA降解过程中起主要作用,羟基自由基（·OH）的间接氧化对PVA的降解也有部分贡献,·OH淬灭实验显示,加入100 mg/L的叔丁醇后,PVA降解率下降至74.5%。紫外全波长扫描与傅立叶变换红外光谱结果表明,PVA分子的随机断链是PVA氧化降解的主要途径。     

污泥基活性炭催化臭氧氧化降解水中微量布洛芬的效能研究

以城市污水处理厂脱水污泥和玉米芯为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭(SAC),考察其催化臭氧氧化去除水中稳定性药物布洛芬(IBP)的效能.试验中对比考察了单独臭氧氧化、单独SAC吸附、SAC催化臭氧氧化这3种工艺对水中IBP(初始浓度为500μg.L-1)的去除效果,同时研究了臭氧与SAC投加量对催化效果的影响.结果表明,单独臭氧氧化对IBP的去除率随臭氧浓度的增加而增加,当臭氧浓度由0.75 mg.L-1增加至3.0 mg.L-1时,IBP的去除率由44.4%提高到100%;单独SAC对IBP的吸附去除效果较差,即使SAC投加量增至100 mg.L-1,吸附时间为40 min时,IBP的吸附去除率仅为44.56%;SAC催化臭氧氧化工艺中,IBP去除速率大大加快,在反应的初始阶段(0～5 min)SAC催化臭氧氧化对IBP的去除率要远远高于单独臭氧氧化和单独SAC吸附二者作用之和.臭氧与SAC的投加量对IBP的催化氧化去除效果具有较大影响.SAC催化臭氧氧化IBP分为瞬时需氧阶段反应(0～5 min)和慢速反应(5～40 min)两阶段.快速反应阶段以.OH与IBP反应为主,慢速反应阶段残余臭氧浓度很低,此时主要以SAC吸附去除IBP为主.     

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.     

漆酶催化氧化废水中17α-乙炔基雌二醇

用漆酶催化氧化法处理废水中的17α-乙炔基雌二醇(简称EE2)。考察了温度、pH值、起始底物浓度、起始漆酶浓度和助催化剂等因素对EE2去除率的影响。实验结果表明漆酶能有效催化氧化废水中的EE2,适宜的反应条件为:温度35℃,pH值5.38,漆酶与EE2起始浓度之比宜大于0.178 U/μmol,反应180 min,EE2的去除率大于92%。其他反应条件一定,EE2起始浓度在0.017 1-0.051 3mmol/L之间,EE2去除率随其浓度升高而缓慢下降,但去除量逐渐升高;EE2起始浓度在0.051 3~0.137 6 mmol/L之间,EE2的去除率和去除量都显著降低。磁力搅拌和助催化剂ABTS都能显著加快反应速度,提高EE2去除率。     

臭氧-紫外光-活性炭联用氧化糠醛废水的研究

采用臭氧-紫外光-活性炭联用对糠醛废水进行了研究,实验考察了处理体系的pH值、糠醛废水的浓度、臭氧浓度、活性炭的使用次数以及臭氧-活性炭、臭氧-紫外光、臭氧-紫外光-活性炭联用几种不同工艺对糠醛去除效果的影响。结果表明,pH值为7.0、臭氧反应时间为160min、臭氧浓度为0.2mg/L,在此条件下进行处理,糠醛、废水的COD、BOD5的去除率可分别达到100%、54.3%、45.2%,废水的可生化性(BOD5/COD)由原来的0.37提高到0.61。活性炭可连续使用10次,对糠醛、废水COD的去除率没有太大影响。臭氧-紫外光-活性炭联用氧化糠醛废水的处理效果分别优于臭氧-活性炭、臭氧-紫外光联用。     

Impact of Fenton and ozone on oxidation of wastewater containing nitroaromatic compounds

Fenton and ozone treatment was investigated at laboratory scale for the degradation of aqueous solutions of nitrobenzene (NB).Effects of reactants concentration (O3,H2O2,and Fe(II)),temperature,and pH on NB degradation were monitored.Reaction kinetic of these processes was also assessed.A rapid reaction took place for Fenton process at higher initial concentration of H2O2,higher temperatures,and more acidic conditions(pH 3).Similarly, ozonation reaction exhibited rapid rates for higher ozone dose,higher temperatures,and more basic conditions(pH 11).Complete NB degradation in 65 min Was achieved using Fenton process.The conditions of complete elimination of 100 mg/L of initial NB concentration,were 250 mg/L of H2O2 concentration,pH 3,and 10 mg/L of Fe(Ⅱ) concentration.Under these conditions,55% organic carbon elimination Was achieved.Total organic carbon mineralization Was attained in 240 min reaction time by Fenton process with 900 mg/L of H2O2 concentration,and 30 mg/L of Fe(II) concentration.Fenton reaction showed a pseudo-first order kinetic;the reaction rate constant Was ranged from 0.0226 to 0.0658 min-1.Complete NB degradation wag also achieyed for an ozone dose of the order of 2.5 g/L.The ozonation Was studied at different ozone doses.different initial pH(7-11)and at difierent temperatures(15-35℃).NB ozonation kinetic Was represented by a bi-molecular kinetic model which was reduced to pseudo-first order kinetic.The pseudo-first order reaction rate constant was determined to increase at 20℃ from 0.004 to 0.020 min-1 as the used ozone increased from 0.4 to 1.9g/L.     

氯咪巴唑在臭氧降解过程中的影响因素及其降解产物

唑类抗真菌剂广泛应用于药物和个人护理品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)中,常规污水处理工艺难以将其有效去除. 大量唑类抗真菌剂排入受纳环境后会对生态系统造成一系列负面影响. 为了解唑类抗真菌剂的臭氧氧化降解过程和机理,以氯咪巴唑(climbazole,CZ)为例,通过设置不同条件的对比试验,系统研究CZ在臭氧氧化过程中的影响因素及其去除规律,同时采用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用仪UPLC-Q/TOF对其降解产物进行鉴定. 影响因素试验结果表明:①CZ起始浓度由1.0 mg/L增至4.0 mg/L时,臭氧氧化20 min下CZ的降解率从99.1%降至69.3%;②反应体系起始pH由5.0升至9.0时,CZ臭氧降解半衰期由1.38 min延长至7.18 min;③臭氧流速由0.1 L/min增至0.4 L/min时,臭氧氧化20 min时CZ的降解率从66.5%提至99.4%,但臭氧流速超过0.3 L/min以后,CZ降解率的增幅较小;④自然水体及其高浓度共存组分(碳酸氢根和腐殖酸)均会明显抑制CZ的臭氧氧化反应速率,CZ降解半衰期大多数超过6 min (空白对照组为1.99 min). 因此,在臭氧氧化降解新兴有机污染物或对臭氧氧化工艺进行优化时,应充分考虑起始污染负荷、pH、臭氧流速、水体水质状况等对处理效果的影响. 产物鉴定结果表明:臭氧氧化反应可将CZ碎裂重组形成两个主要降解产物——TP269和TP297,二者的产率分别为11.45%和8.90%. 研究显示,起始污染负荷、pH、臭氧流速、水体水质状况均会明显影响CZ的臭氧降解效果;两个CZ臭氧降解产物的产率虽不高,但其毒性有待进一步研究.      

催化臭氧氧化预处理垃圾渗滤液

采用浸渍法制备载铜活性炭催化剂,系统地研究了催化氧化法对垃圾渗滤液中的COD和氨氮去除效果,对臭氧氧化和催化臭氧氧化效率进行了对比。在该方法下制备的催化剂中,活性组分金属铜的含量为2.89%。结果表明:在投加催化剂的情况下,COD的去除效率可得到显著提高。实验结果表明:处理COD为4980mg/L,氨氮为2100mg/L的垃圾渗滤液废水,在室温、pH为3、反应时间为120min、催化剂投加量为150g/L、臭氧的流量为5.2mg/min的条件下,废水中的COD及氨氮的去除率分别达到达81.9%和99.04%。     

水中本底成分对催化臭氧化分解微量硝基苯的影响

考察了水中本底成分对催化臭氧化分解水中微量硝基苯的影响规律.对比试验结果表明,单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化工艺在自来水中比蒸馏水中对硝基苯的去除率分别增加了4.90%、2.47%和5.12%.单独臭氧氧化对硝基苯的分解效率随着镁离子浓度的升高(0～8 mg.L^-1)而增加了6.25%,在相同实验条件下,臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化对硝基苯的降解效率随着镁离子浓度的升高却降低了11.41%和17.64%;单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化在氯离子浓度增加(0～40 mg.L^-1)的情况下对硝基苯的去除率分别下降了4.42%、9.38%和12.24%;低浓度的腐殖酸促进了硝基苯的降解,高浓度的腐殖酸抑制了硝基苯的降解.实验还研究了臭氧投加量和硝基苯初始浓度对硝基苯降解效率的影响.     

催化臭氧氧化与NaClO处理钛白粉废水中试对比

以山东某钛白粉厂二级压滤出水为研究对象,通过自主设计的中试设备考察了催化臭氧氧化工艺与NaClO工艺对钛白粉废水处理情况,确定催化臭氧氧化的最佳工艺实验条件为:在室温条件下,催化臭氧氧化反应时间为60 min,臭氧投加浓度为125 mg/L。对原有NaClO工艺进行优化,优化后的最佳工艺为:NaClO投加量为1.2%,反应时间为30 min。当平均进水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为109.7,12.8 mg/L,则催化臭氧工艺平均出水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为43.5,3.8 mg/L,平均去除率分别为60%和70.4%,NaClO工艺平均出水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为49.8,4.7 mg/L,平均去除率分别为54.5%和63.1%。在30 d内,催化臭氧氧化出水达标率为100%,NaClO出水达标率为26.7%,催化臭氧氧化处理费用为1.12元/t,NaClO处理费用为12元/t,催化臭氧氧化工艺相较于NaClO氧化工艺更适用于处理钛白粉废水。     

长江原水臭氧化生成溴酸根的影响因素

同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092     

水中典型内分泌干扰物质的臭氧氧化研究

在静态实验中,考察了臭氧投加量、HCO^-₃浓度和pH值对O₃氧化去除水中典型内分泌干扰物（EDs）E1、E2、EE2、DES和4-n-NP的影响.结果表明,5种EDs的去除率随O₃投加量的增加而增大,O₃浓度达到63.6 μg/L时可去除92.0%以上的EDs,HCO^-₃（0～100 mg/L）的引入抑制了O₃氧化,O₃氧化去除EDs的能力随溶液pH值升高而大幅度提高.在中性（pH≈7.0）和碱性（pH＞10.6）条件下,O₃氧化5种EDs的表观二级反应速率常数(20℃±0.5℃)分别在(1.67～3.89)×10⁶　Ｌ·(mol·s)^-1和(0.93～1.75)×10⁹　Ｌ·(mol·s)^-1范围内,表明这5种物质在水中可被O₃迅速氧化去除.计算得出5种EDs的基元反应速率常数(20℃±0.5℃),发现O₃与离子态的EDs反应活性［1.21×10⁹～3.81×10⁹　Ｌ·(mol·s)^-1］是其与分子态EDs的反应活性［7.62×10⁵～2.55×10⁶　Ｌ·(mol·s)^-1］的10³～10⁴倍.对比不同水质本底下O₃氧化去除EDs的实验发现,滤后水和江水中EDs的去除率较其在超纯水中分别降低了26.5%～50.3%和57.3%～72.0%,表明实际水体中的有机物通过竞争氧化剂,抑制了EDs的O₃氧化去除.     

Removal of a type of endocrine disruptors-di-n-butyl phthalate from water by ozonation

Ozonation of synthetic water containing a type of endocrine disruptor-di-n-butyl phthalate （DBP） was examined. Key impact factors such as pH, temperature, ionic strength, ozone dosage and initial DBP concentration were investigated. In addition, the activities of radicals on uncatalysed and catalysed ozonation were studied. The degradation intermediate products were followed and the kinetic of the ozonation were assessed as well. Results revealed that ozonation of DBP followed two mechanisms. Firstly, the reaction rate of direct ozonation was slower at lower pH, temperature, and ionic strength. Secondly, when these factors were increased for indirect radical reaction, higher percentage of DBP was removed with the increase of the initial ozone dosage and the decrease of the initial DBP concentration. In addition, tea-butanol, humic substances and Fe（Ⅱ） affected DBP ozonation through the radical pathway. It was determined that ozonation was restrained by adding tea-butanol for its radical inhibition effect. Furthermore, humic substances enhanced the reaction to some extent, but a slight negative effect would be encountered if the optimum dosage was exceeded. As a matter of fact, Mn（Ⅱ） affected the ozonation by ＂active sites＂ mechanism. In the experiment, three different kinds of intermediate products were produced during ozonation, but the amount of products for each one of them decreased as pH, temperature, ionic strength and initial ozone dosage increased. A kinetic equation of the reaction between ozone and DBP was obtained.     

酸热氧化修饰合成MnOx/GAC催化臭氧氧化降解邻氯酚

通过酸热氧化修饰法在活性炭上负载锰氧化物,制得MnO_x/GAC催化剂,并研究其催化臭氧氧化降解邻氯酚的性能。结果表明:在催化剂投加量为0.1 g/L,臭氧浓度为20 mg/L,气体流量为0.5 L/min,初始pH为6的条件下,反应120 min时,邻氯酚的TOC去除率可达到95%,比单纯臭氧氧化提高了55百分点。在一定范围内,增加臭氧浓度和气体流量可以加快反应速率,提高TOC去除率,但通入过量的臭氧反而会降低TOC去除率。探究了无机阴离子对于体系TOC去除率的影响,研究发现:1 mmol/L的NO₃-、SO₄2-、Cl-对TOC去除率无明显影响,1 mmol/L Br-使体系TOC去除率降低了10%左右。pH是影响体系氧化能力的重要因素,在酸性条件下的TOC去除率远高于碱性条件下,这可能与催化剂表面官能团的作用和反应体系中无机碳的积累有关。此外,提出了催化剂表面羟基存在形式与pH之间的关系,以及不同羟基存在形式下催化臭氧分解产生的活性物种。