臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

催化臭氧氧化过程中溴酸盐的生成机制研究

以黄河下游某水厂滤后水为目标物,选择了9种催化剂,在间歇反应装置中研究了单独臭氧和催化臭氧氧化过程中溴酸盐（BrO 3-）的生成情况,结果表明,在催化臭氧氧化过程中,NiO、CuO、Fe3O4、Al2O3加入使BrO 3-质量分数分别降低34.0%、32.8%、29.2%、20.8%.选取Fe3 O4作为催化剂研究催化...     

α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水的效果及机理

催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe₂O₃作为臭氧催化剂,通过SEM、N₂吸附/脱附等方法表征了α-Fe₂O₃的结构,构建了α-Fe₂O₃催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe₂O₃表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe₂O₃投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na₃PO₄分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe₂O₃表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe₂O₃在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe₂O₃表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考.      

γ-Al2O3催化臭氧氧化水中嗅味物质MIB效能研究

以γ-Al2O3粉末为催化剂,研究了催化臭氧氧化去除水体中典型嗅味物质2-甲基异茨醇(MIB)的效能及相关影响因素.研究表明,γ-Al2O3在蒸馏水和自来水本底中,均表现出显著的催化活性.在蒸馏水本底条件下,催化氧化可提高MIB去除率47个百分点;而在自来水本底条件下,可提高MIB去除率40个百分点以上.臭氧浓度、催化剂投加量和MIB的初始浓度对催化氧化过程具有明显的影响作用.水的硬度对γ-Al2O3催化臭氧氧化MIB影响不大,但水中无机阴离子对催化效果影响显著.天然水体中的重碳酸盐/碳酸盐碱度可以抑制催化臭氧氧化过程中产生的羟基自由基,对γ-Al2O3催化臭氧氧化MIB起到了抑制作用.低浓度的腐殖酸能够促进催化氧化过程,而高浓度时则有抑制作用.通过pH值对催化氧化MIB的影响和叔丁醇对催化氧化的抑制作用,间接地证明γ-Al2O3催化氧化MIB的作用机理是以羟基自由基为主的间接氧化过程.     

酸活化赤泥催化臭氧氧化降解水中硝基苯的效能研究

以铝工业废物赤泥为原料,采用酸化的方法活化赤泥,提高其在多相催化臭氧氧化除污染体系中的催化活性,并对其催化臭氧除污染效能及机制进行探讨.研究发现,和赤泥原矿相比,酸化赤泥表现出十分显著的催化能力;酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧氧化硝基苯的去除率随臭氧浓度的增加而增加;当臭氧浓度由0.4 mg.L-1增加至1.7 mg.L-1时,硝基苯的去除率由45%提高到92%.溶液pH对RM6.0催化体系利用臭氧能力的影响与其催化臭氧氧化降解NB的影响表现出一致的结果.初始pH变化所带来的RM6.0催化活性的变化,主要是由于体系中氢氧根浓度的变化,导致臭氧分解形成羟基自由基所致;过高pH值导致的羟基自由基的猝灭显促使RM6.0催化臭氧氧化NB活性的降低.通过RM6.0对臭氧的利用能力及羟基自由基抑制实验结果发现,RM6.0催化臭氧降解NB的主要作用机制是催化剂表面吸附臭氧,实现臭氧在催化剂表面的富集,进而实现对NB有机污染物的氧化降解.在这个过程中羟基自由基是存在的,主要是在臭氧与硝基苯在界面氧化过程中分解而成,并进一步氧化NB.     

金属氧化物催化臭氧氧化机理研究进展

催化臭氧氧化技术是目前水处理研究的热点,其中金属氧化物是催化臭氧化最常用的催化剂之一,因价格便宜、具有良好的催化性能备受关注。由于催化反应机理复杂,臭氧分子在催化剂表面的分解产物多样,同一种催化剂的催化臭氧化机理存在争议。文章讨论了金属氧化物催化臭氧化中发现的多种机理,主要包括羟基自由基机理、超氧自由基机理、表面络合配位机理和表面氧原子机理;催化剂表面性质影响臭氧分子的分解方式,分别探讨了表面羟基和表面氧空位存在时对催化反应机理的影响,发现表面羟基和氧空位的存在可以促进臭氧分子进一步解离,在诱导臭氧分子分解中起关键作用;讨论了金属氧化物催化臭氧化机理研究的发展趋势,为实际应用提供参考。     

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.     

不同载体对催化臭氧氧化降解甲基橙的影响

以偶氮染料甲基橙模拟废水为目标物,采用静态实验对比的方法,分析了活性炭、Al_2O_3和ZSM-5沸石3种载体材料与O_3之间的协同作用,考察了载体种类、pH、自由基抑制剂叔丁醇等因素对甲基橙去除率的影响。结果表明:与单独臭氧氧化和单独载体材料吸附相比,3种载体材料的加入均能明显提高臭氧氧化的效率,并且3种载体在臭氧氧化体系中的作用不同。在中性条件下,活性炭/O_3反应体系中活性炭吸附有机物起主要作用,同时在载体表面发生自由基反应,为Al_2O_3/O_3体系处理效果提高的主要原因;ZSM-5沸石对臭氧催化并不是表面自由基反应的作用,而是作为反应场所促进了臭氧和有机物的表面反应。     

Si-FeOOH催化臭氧氧化降解活性艳红MX-5B的效能研究

通过共沉淀的方法在羟基氧化铁(FeOOH)合成过程中掺入硅(Si)来制备硅羟基氧化铁(Si-FeOOH)催化剂,比较其与FeOOH在物理强度等方面的差异,同时研究Si-FeOOH催化臭氧氧化降解活性艳红的效能、推断反应机理、考察各种因素对脱色率的影响.结果表明:相对于FeOOH,Si-FeOOH的物理强度有所提高,在水溶液中不易破碎;Si-FeOOH催化臭氧氧化降解活性艳红效果显著,比单独臭氧氧化的脱色率有较大提高;催化过程遵循自由基反应机理;脱色率随着臭氧浓度的增加而升高,在应用Si-FeOOH催化臭氧对染料脱色时存在最佳催化剂投量;Si-FeOOH在中性条件下其催化活性显著,催化剂性能稳定,可重复利用.     

臭氧催化氧化处理压裂废液的实验研究

针对压裂废液黏度高、COD浓度高等特点,研究了一种以絮凝-臭氧催化氧化为主的压裂废液深度处理技术,对絮凝剂加量、助凝剂加量、臭氧加量、反应时间、pH等条件进行了优化,得出了压裂废液处理最佳工艺条件;处理后水质达到GB 8979-1996二级指标。     

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     

含溴水臭氧化过程阴离子对溴酸盐生成的影响

为研究常见无机阴离子对含溴水臭氧化过程溴酸盐(Br O-3)生成的影响,本研究通过小试分别考察了不同质量浓度氯离子(Cl-)、碳酸氢根离子(HCO-3)和硫酸根离子(SO2-4)对Br O-3生成的影响,并结合反应过程臭氧衰减、中间产物次溴酸/次溴酸根离子(HOBr/OBr-)生成及总溴浓度变化情况,进一步分析了这3种无机阴离子对Br O-3生成的影响机制.结果表明,以60 min为例,Cl-质量浓度为3~150 mg·L-1的水样Br O-3生成量相对于未投加Cl-条件降低了8.8%~25.7%;反应20min时,SO2-4质量浓度从0 mg·L-1增至30 mg·L-1时,Br O-3生成量减少了63.9%;而当HCO-3质量浓度由0 mg·L-1上升至30 mg·L-1时,Br O-3生成量增加了6.4倍,其质量浓度超过30 mg·L-1,继续投加HCO-3对Br O-3生成量的促进作用提高不大.研究表明,在相同的臭氧投加量和相同的反应时间下,投加Cl-和SO2-4均能抑制臭氧化过程Br O-3的生成,而投加HCO-3能极大地促进Br O-3的生成.     

催化臭氧化在水处理中的应用

催化臭氧化是高级氧化技术的一种,本文从均相和非均相催化两方面对催化臭氧化进行了综述,阐述了催化臭氧化的反应机理及影响因素,介绍了近年来催化臭氧化在水处理中的应用,并对今后深入研究的方向进行了展望。     

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水卤乙酸生成势的影响

考察了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁(FeOOH)催化臭氧氧化后5种卤乙酸生成势(HAA5FP)的生成情况.研究了氧化时间、溴离子浓度、滤后水pH值、碱度和O3投量对2种氧化方式下HAA5FP的影响规律.发现该滤后水氯化后的HAA种类为二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)及溴离子存在时有二溴乙酸(DBAA).无溴离子存在时,催化臭氧氧化在5～20min内使得HAA5FP比臭氧氧化后的降低9.5%～18.3%.溴离子浓度增加使HAA5FP减少,催化臭氧氧化后HAA5FP也比臭氧氧化后低更多.中性pH时,催化臭氧氧化比臭氧氧化有更明显的控制HAA5FP的优势.重碳酸盐碱度升高使HAA5FP降低,且2种氧化后HAA5FP的差别减小.O₃/TOC比值为0.45～1.43的臭氧投量范围内,催化臭氧氧化后HAA5FP比臭氧氧化后减少11.2%～28.0%.催化臭氧氧化对滤后水HAA5FP的影响与FeOOH催化臭氧生成羟基自由基的特点密切相关.     

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水THMs生成势的控制作用

实验比较了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁催化臭氧氧化后的三卤甲烷生成势(THMFP).考察了不同的溴离子含量、pH值、碱度、O₃/TOC比例、氧化反应时间、催化剂投量时,2种氧化条件下滤后水THMFP的变化规律.发现羟基氧化铁催化氧化后,滤后水的THMFP比单独臭氧氧化后的降低了30.5%.溴离子浓度较高时THMs以溴代产物为主,羟基氧化铁催化氧化后溴代的THMFP是单独臭氧氧化后的45%～65.5%.在滤后水pH值为6.33～9.43、O3/TOC比值为0.65～2.05、氧化时间为2～20min的条件下,羟基氧化铁催化氧化都表现出明显降低THMFP的优势.碱度升高使2种氧化后的THMFP都降低,且使其差值减小.催化剂存在降低THMFP的最佳投量.催化氧化降低滤后水THMFP的原因是比单独臭氧氧化提高了对TOC的去除率,催化产生的羟基自由基进一步氧化降低了水中有机物卤代活性位的数量.     

臭氧氧化饮用水过程中可同化有机碳生成的影响因素

研究臭氧化过程中,臭氧投加量、p H值和离子强度对可同化有机碳(assimilable organic carbon,AOC)生成量的影响.结果表明,臭氧投加量在1~5 mg·L~(-1)范围,AOC的生成量随着投加量的增加而增加,但过高的臭氧投加量(9 mg·L~(-1))反而导致AOC生成量下降.p H越高(6~9),AOC的生成量也越高.AOC的生成量随着离子强度的升高而下降.臭氧氧化强疏组分AOC的生成量最高,其次为弱疏,而极亲和中亲最低.研究发现,AOC的生成量与小分子有机物的SUVA有密切的关系,较低的SUVA产生较多的AOC.     

饮用水中溴酸盐的去除技术

臭氧在饮用水处理中得到了广泛的应用,但当水源中含有溴离子时,臭氧深度处理过程中会产生2B级潜在致癌物溴酸盐。我国新的《生活饮用水卫生标准》规定溴酸盐浓度为10μg/L。溴酸盐在水中是极易溶解,具有高度稳定性,溴酸盐一旦形成,就很难用传统的处理技术去除。综述了目前去除溴酸盐技术的最新研究进展及其优缺点,主要包括活性炭吸附去除法、离子交换法、亚铁离子还原去除法、零价铁还原去除法、紫外线照射法等去除技术。现有的去除技术大部分处于实验阶段,在实际应用中存在一定的局限性,因此需要进一步的实验研究,以便有效的应用于工程实践。     

不同给水处理单元对卤乙酸及前提物的去除

以某自来水厂的水处理工艺为研究对象,考察了各单元对卤乙酸(H AAs)和卤乙酸前提物(H AAFP)的去除效果。结果表明:常规处理单元(混凝、沉淀、过滤)对H AAs几乎没有去除,活性炭(GAC)对二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)的去除率分别是70%和43%,对二氯乙酸前提物(DCAAFP)和三氯乙酸前提物(TCAAFP)的去除率分别是21.5%和27.5%,比常规处理单元的去除率高。     

臭氧氧化分解饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇

比较了几种常见氧化剂对饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,MIB)的氧化去除效果.结果表明,KMnO₄、NaClO、H₂O₂等氧化剂的氧化作用对水中MIB的去除效果均较差,而臭氧却能有效地将其氧化;考察了pH对臭氧化去除MIB的影响规律,发现pH在7.0～10.0条件下,随着pH值增加MIB去除率增加,但当pH达到10.0左右时,MIB的去除率反而下降;MIB的臭氧化去除效果随着自由基捕获剂(重碳酸盐和叔丁醇)的浓度增加而明显地降低,说明臭氧化去除水中MIB主要遵循自由基作用机理;以松花江江水为本底进行试验和与蒸馏水进行试验的结果相差不大,原因可能是由于松花江水体中碳酸盐浓度较低(小于50 mg/L),对自由基捕获能力较小,同时江水中的部分腐殖质(NOM)对臭氧去除MIB的过程起到了促进作用.