催化臭氧化吸附技術去除難降解污染物

催化臭氧化吸附技術去除難降解污染物

摘要：利用催化臭氧化吸附技術去除水溶液中溶解有機物的效率比單獨臭氧化或單獨吸附技術有明顯提高，它不但能將臭氧化難以降解的有機物氧化，而且還能減少后續(xù)氯化消毒工藝所形成的消毒副產(chǎn)物(三氯甲烷等)，另外還可減少O3的用量且吸附劑一般不需再生。

關鍵字：難降解污染物消毒副產(chǎn)物吸附催化臭氧化

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去除，其中包括吸附和化學氧化法。1

臭氧化與吸附技術1.1臭氧化

臭氧化反應機理為水中有機物可能直接與O3反應或與O3在水中分解產(chǎn)生的羥基自由基反應。雖然預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，同時也產(chǎn)生一些副產(chǎn)物(如乙酸等)，因此單獨使用O3并不是一種有效去除水中有機物的方法。

1.2吸附技術

活性炭吸附是去除水中有機污染物最成熟有效的方法之一?；钚蕴靠梢匀コ兄峦晃镔|，但它受吸附容量限制而不能有效去除氯化致突物的前體物；雖然它表面積大而且能用熱解析或在空氣中燃燒毒物的方法再生，但每次再生循環(huán)后都要損失一定量的活性炭。

某些無機材料由于具有吸附和催化的性質而引起廣泛關注，如MobilOil公司生產(chǎn)的M41S系列新型無機中孔材料能被用作高容量吸附劑、仿生材料和氧化還原催化劑[1～4]，其結構特征是表面積大、吸附力強(能吸附相當于其自身質量60%～70%的烴類)，在去除水中有機污染物方面具有很大潛力，表1中列出了幾種該系列產(chǎn)品的表面積[5、6]。Peter等發(fā)現(xiàn)鈦取代的MCM-41中孔分子篩對某些芳香烴類化合物及其衍生物的降解具有很好的催化作用[6]，可能具有非常廣闊的應用前景。表1中孔材料的表面積材料型號表面積(m2/g)孔徑(nm)HMS(highlymesoporoussilica)9592.7MCM-41(aluminosilicate)11923.0MCM-41(silicate)15242.2Ti-HMS10313.0Ti-MCM-4113452.61.3

臭氧化與吸附技術結合

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。盡管生物過程使TOC去除效率增加，但活性炭對某些溶解有機物的吸附由于預臭氧化而惡化，因臭氧同腐殖質反應時產(chǎn)生更多活性炭不易吸附的極性化合物而導致活性炭吸附去除TOC性能下降。

鑒于在用鋁鹽混凝前水的預臭氧化能夠改善混凝時色度及有機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臭氧化后可能會比活性炭更有效地去除TOC。許多文獻報道活性氧化鋁吸附劑的吸附效率在預臭氧化后顯著改善，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。因此預臭氧化和氧化鋁或鋁土礦的吸附相結合可能是去除產(chǎn)生色度的有機物的優(yōu)先選擇方法，但這還取決于吸附劑的再生能力及水溶液中有機物的特性。2催化臭氧化吸附技術催化臭氧化技術是近年發(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氧化或降解的有機物氧化方法，同其他高級氧化技術(如O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3、TiO2/UV和CWAO等)一樣，也是利用反應過程中產(chǎn)生的大量強氧化性自由基(羥基自由基)來氧化分解水中的有機物從而達到水質凈化。羥基自由基非常活潑，與大多數(shù)有機物反應時速率常數(shù)通常為106～109M-1·s-1，表2為某些有機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物反應速率常數(shù)溶質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＜4×10-27.7×106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。峰說稍從掙表瞞2書可遍見握，鉗羥黎基丹自你由傅基搞與桃有使機藥物慶反怠應溪的隨速鐵率式常盡數(shù)別一犯般世比需臭勵氧姥的進反激應辭速寒率姜常洗數(shù)剖至變少調(diào)高屬出躍7脈個分數(shù)廉量勿級辣?？勾叽莼娉暨B氧也化潛吸格附牛技盆術再就叮是蕩將寒催射化嫁劑屋的間吸涂附攜技務術孫與牛催超化辰臭秤氧盼化曲技尖術滴相佛結率合好共烘同他去您除贊水省中親有進機刊物電。

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6

240.4

0.3

0.11

5

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14

396

12

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0

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31

80單獨臭氧(1.6gO3/gTOC)2

6

240.5

0.3

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7

235

11

304

8

210

0

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26

75催化臭氧化(0.8gO3/gTOC)2

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255

8

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7

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17

77催化臭氧化(1.6gO3/gTOC)2

6

240.5

0.3

0.11

2

253

8

262

6

110

0

06

16

62預氯化預氯化加后氯化24

2

6

240

0.7

0.5

0.23

15

34

554

16

27

302

13

17

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0

0

19

44

78

108注：TOC=4.46mg/L，投氯量為2.5mg/L。狀展奉V吼o鏡l祖k粘蹈C犁.報等借發(fā)覆現(xiàn)責在轟后巡續(xù)夜氯油化駛消杏毒白處確理廈過曉程被中蜂，情催慰化趕臭內(nèi)氧故化辯預嘴處槐理揚較節(jié)同奴樣購條漢件屯下粉單術獨謎臭扮氧雪化跑或雖臭雁氧炕過攪氧售化施氫男氧柿化擇所鐮需頃的棵氯球量國減山少論，程從清而膏使算消定毒盼副漢產(chǎn)惕物辯大臺為鮮減捧少萄。希3峽耐結碗語鞠蕩于催這化育臭扒氧贏化廊對任水陪中蔽有冠機彩物香去病除抗率宮較呼單抖獨陸吸運附精和哭單婦獨倆臭夫氧怠化倆之拴和動還聽要悉高輸，褲而渣且嘆消嶄耗軍的階臭嶺氧臥量露也戚大圣為林減紛少蓄；緊氯膨化貫消剖毒芹處執(zhí)理基時撒，焦催恨化圈臭嘗氧緊化練比取同廊樣幕條雄件員下攜單核獨儀臭債氧潤化并或索臭奮氧蹦過遷氧謀化尖氫截氧潛化候所繁需裝的劉氯磨量仁減嘴少欲；駕此鍬外匙即知使僑在棕氯蛇化直消竹毒茫工估藝足加療同咽樣樣的鋪氯秧量倦，希催冊化怪臭憑氧清化助作且為隔氯乳化邁預宰處愈理紡工月藝段所頁產(chǎn)撲生繡的肅三鄰鹵鏈甲擺烷擋量沾較爛預倆臭肢氧翼化筋和大預朽氯拜化扔工宏藝禾所豎形蓬成便的哨三地鹵席甲產(chǎn)烷離量剛少粘。掏因蕉此閱如勵果令能峽夠移找評到域一境種昆吸盞附島表齡面奮積物較笨大太的云催宋化炒劑哲(你如萍M癢C蘆M孩-飾4符1橫)袋，扶那勺么掩就鄭能遍利謀用啦催?；瘏^(qū)劑誕的觸巨部大娃表棒面紅積付和倉對瓣化窗學樣物漠質騙的價選肅擇嘆吸悲附盲性騾，熔將怨有頁機湯物抱和殃氧列化搜劑嶺同酸時畫吸運附張到算催歇化茫劑魯表賓面火，仔在繡吸行附未劑首表譽面迎形燈成轟高葵濃從度拖有問機德物乞和提氧粱化睬劑敏，阻使鉆液愚相鑼催利化加氧聞化淘反獻應只轉陽化翠為輕固淚相嘴表幟面醋上野的宗催巾化謹氧脆化平反久應消，倡這互樣槐不瞎但伙可勺以左加夜快牢氧世化區(qū)反標應臟速睡度咽而洽且短可慎有但選明擇紹地扇氧賢化從，愿在雜常葡溫蹄常谷壓億下侄將席水抬中狠難朽降殊解尺的姨有替機礦物姻更的大在程緒度鄉(xiāng)氧悶化掃或峽降魚解飯，聚同土時唯可喪減血少梁氧途化弊劑狹用貌量賢以拿及裁三弦鹵普甲月烷著的禍產(chǎn)暢生鑒量鵝。銜另辟外慰，梯該曬類怖吸凝附顏劑線基饑本厭上暈不什需駐要紅再教生去。邀參郊考儲文蘭獻[1]HuoQ,MargoleseDI,CieslaV,etal.Generalisedsynthesisofperiodicsurfactant/inorganiccompositematerials[J].Nature，1994，368：317-319.

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