活性炭催化臭氧氧化水中有机污染物的研究进展

介绍了活性炭作为催化剂催化臭氧氧化去除水中有机污染物的研究现状,对影响活性炭催化活性的关键因素、活性炭在反应前后表面性质的变化以及这种变化对其催化活性的影响进行了总结和分析,并阐述了活性炭催化臭氧氧化降解有机物的反应机理,最后对活性炭催化臭氧氧化的发展趋势进行了展望。     

臭氧催化氧化去除水中MTBE的连续流试验

通过连续流试验,考察了流速、臭氧初始浓度、臭氧分解以及甲基叔丁基醚(MTBE)在催化剂上的吸附对高硅沸石、氧化镁、活性氧化铝催化臭氧氧化分解水中MTBE的影响。结果表明,高硅沸石对臭氧和MTBE有很强的吸附能力,经高硅沸石吸附后,出水臭氧浓度0.2 mg/L,而氧化镁、活性氧化铝对MTBE几乎没有吸附能力;高硅沸石与氧化镁都具有一定的催化臭氧氧化分解MTBE的能力,且高硅沸石和氧化镁催化臭氧氧化分解MTBE的效果均随臭氧初始浓度的增加而提高,随流速的增大而降低。     

MnOx/GAC多相催化臭氧氧化降解有机物机理探讨

通过考察羟基自由基抑制剂——叔丁醇对MnOx／GAC多相催化臭氧氧化过程的影响，探讨了其对有机物的降解是否遵循羟基自由基反应机理。试验结果表明，叔丁醇的存在并未降低MnOx／GAC多相催化臭氧氧化对贿基苯的降解效率，由此可推断羟基自由基并非是MnOx／GAC多相催化臭氧氧化反应中的主导活性氧化物种。此外，MnOx／GAC多相催化臭氧氧化降解硝基苯的效果也未受重碳酸盐的影响。因此，MnOx／GAC多相催化臭氧氧化工艺可能比遵循羟基自由基反应机理的其他高级氧化法具有更广泛的适用性。     

内循环流化床—臭氧催化氧化处理石化废水二级出水

采用内循环流化床-臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水二级出水，通过单因素实验确定了该工艺的最佳运行条件，并在该条件下对臭氧催化氧化流化床与固定床工艺进行了效果对比。结果表明，流化床工艺能够更高效地降解石化废水中的有机物，在催化剂投加量为40 g/L、臭氧投加量为75 mg/（L·h）、反应时间为1 h的条件下，流化床工艺的TOC去除率为46.47%，臭氧利用率为68%，固定床工艺的TOC去除率为21.73%，臭氧利用率为39.8%；达到相同TOC去除效果时，流化床工艺所需催化剂投加量仅为固定床工艺的1/10。流化床催化剂1 h内可以吸附石化废水中30.23%的TOC，相同投量的固定床催化剂对TOC的吸附效果不明显。重复实验结果表明，臭氧催化氧化是流化床工艺去除污染物的主要途径。三维荧光光谱和UV254分析显示，相同条件下流化床工艺将臭氧转化为活性自由基的能力强于固定床工艺。内循环流化床-臭氧催化氧化工艺可大量减少催化剂使用量，提高臭氧利用率，降低废水处理成本，且效果稳定。     

臭氧多相催化氧化技术在水厂深度处理中的应用

通过生产性对比试验考察了臭氧催化氧化技术用于给水深度处理时对有机物的去除效能.结果表明,相对于单纯的臭氧氧化,臭氧催化氧化明显地提高了对TOC及微量有机物的去除率,并使水中的剩余臭氧浓度降低了0.2 mg/L,有效地抑制了溴酸盐的生成.该技术可明显降低后续处理工艺的污染物负荷,并使有机物在活性炭上的吸附性能提高了近一倍,与生物活性炭联用后,对有机物的综合去除能力提高了14%～24%.臭氧催化氧化及其联用技术在兼顾有机物去除与臭氧化副产物控制方面具有明显的优势.     

催化臭氧氧化联合BAC工艺深度处理石化废水

针对石化废水难降解的问题，采用活性炭作为臭氧氧化单元的催化剂，并串联生物活性炭(BAC)单元，从水质变化、有机物分子质量分布和有机物结构等角度解析催化臭氧氧化对石化废水中难降解有机物的降解特性，以及对后续BAC单元出水水质的影响机理。结果表明，活性炭催化对臭氧氧化去除COD和UV₂₅₄均有一定的促进作用，且对后续BAC单元去除COD和UV₂₅₄的促进效果更明显，其中，对UV₂₅₄的去除效果影响更大，当臭氧投加量为15和20 mg/L时，催化臭氧氧化对UV₂₅₄的去除率比臭氧氧化分别提升9.4%和11.5%，后续BAC单元对UV₂₅₄的去除率比无催化条件时分别提升17.0%和15.4%；催化条件对进水有机物分子质量分布的改变在O₃投加量为15 mg/L时更明显，相比臭氧氧化，催化臭氧氧化对进水中不可吹扫有机碳(NPOC)的去除率提升5.4%，出水中分子质量<1 ku的NPOC比例增加6%；进水经催化臭氧氧化后，有机物结构显著改变，酚类、链烷烃类及不饱和...     

非均相催化臭氧氧化技术用于高盐废水零排放工程

内蒙古某化工有限公司200 m³/h高盐废水零排放项目，采用非均相催化臭氧氧化工艺对系统中以聚烯类、二氯乙烷等有机物为主要污染物的高稳定性、难降解的高倍浓缩液进行处理，将COD从350 mg/L左右降至175 mg/L以下，去除率在50%以上，O₃/C(臭氧投加量与有机物去除量比耗)为2.5，催化接触反应时间为40 min。浓缩液结晶产品氯化钠的质量满足国标《工业盐》(GB/T5462—2015)中的日晒工业盐一级标准，并能有效解决零排放系统因长期运行后有机污染物的富集而影响工艺稳定性的问题。非均相催化臭氧氧化工艺设备总投资586万元，运行费用为4.19元/m³。     

催化臭氧化吸附技术去除难降解污染物

利用催化臭氧化吸附技术去除水溶液中溶解有机物的效率比单独臭氧化或单独吸附技术有明显提高，它不但能将臭氧化难以降解的有机物氧化，而且还能减少后续氯化消毒工艺所形成的消毒副产物（三氯甲烷等），另外还可减少O3的用量且吸附剂一般不需再生。     

溶液pH对Fe-Mn催化氧化甲基橙去除效果的影响研究

研究了Fe-Mn掺杂催化剂在溶液不同p H值条件下催化氧化及吸附对甲基橙降解情况的影响。结果表明,在碱性、中性和弱酸性条件下,催化氧化对甲基橙的去除效果比单独臭氧氧化有一定提高,但催化剂对甲基橙基本没有吸附作用;在强酸性条件下(p H=3),催化剂对甲基橙具有较好的吸附作用,同时催化氧化效果明显,在反应进行20 min时甲基橙的去除率能够达到88.15%,与臭氧单独氧化相比去除率提高了24%。反应中均伴随有Fe、Mn离子的溶出,但对催化氧化无明显的影响。     

臭氧--生物活性炭工艺处理含锰源水

通过试验研究了预臭氧化、混凝沉淀、砂滤、后续臭氧-生物活性炭工艺中，锰对臭氧氧化分解水中有机污染物的影响。结果表明，对于锰含量较高的源水，锰在臭氧接触塔中具有明显的催化作用，能够促进臭氧对水中有机污染物的氧化，且随着臭氧投量增加，锰被最终氧化成高锰酸根，接触塔中水的颜色也相应呈现出由浅至深的变化过程，故可通过观察水的颜色变化来判断合适的臭氧投加量，以有效地指导生产运行。     

Effect of pH on MnOx/GAC catalyzed ozonation for degradation of nitrobenzene

The effect of pH on MnO(x)/GAC heterogeneous catalytic ozonation was investigated. Nitrobenzene was used as a model refractory organic pollutant. It was found that in MnO(x)/GAC catalytic ozonation, the degradation efficiency of nitrobenzene was higher under low pH conditions (pH 2.74-3.52) than that under high pH conditions (pH 6.72-9.61). This result was different from the case of ozonation alone, in which higher pH had positive effect on the degradation of nitrobenzene due to the formation of hydroxyl radical. In the presence of MnO(x)/GAC catalyst, ozone decomposition was accelerated, and higher pH condition favored ozone decomposition. It was assumed that hydroxyl radicals might not be the dominating active species in the catalytic oxidation, for the presence of t-butanol did not have any influence on MnO(x)/GAC heterogeneous catalytic ozonation. Adsorption of organic micropollutants on MnO(x)/GAC catalyst was an important step and would have direct influence on the effectiveness of catalytic oxidation. It was assumed that the organic pollutants might be further decomposed on the surface of catalyst.     

金红石型TiO_2催化臭氧氧化硝基苯的研究

采用溶胶凝胶法制备金红石型纳米级TiO_2,通过XRD证明试验所制TiO_2为纳米级的100%金红石型.试验结果表明,自制TiO_2具有良好的催化臭氧氧化硝基苯的能力,且反应过程遵循羟基自由基氧化机理.     

从分子质量的变化分析臭氧活性炭工艺

为了解臭氧活性炭工艺的机理并优化运行条件,采用臭氧活性炭处理黄浦江原水,分析了原水及经不同工艺单元处理后溶解性有机物 (DOM)分子质量 (MW)的变化。结果表明:黄浦江原水中的DOM主要为小分子有机物;臭氧对大分子有机物的氧化分解作用明显强于对小分子有机物的氧化作用;MW<1ku的有机物经臭氧氧化后则表现出不同程度的增加;混凝、沉淀、过滤对MW>3ku的大分子有机物去除效果较好,而对MW<3ku的小分子有机物去除效果较差;生物活性炭单元能有效去除MW为 3~1ku和MW<1ku的小分子有机物;臭氧氧化与活性炭吸附在去除不同MW有机物的过程中有很好的互补性,从而使该工艺能有效去除原水中的DOM。     

臭氧化和臭氧催化氧化工艺的除污效能

以受污染的松花江地表水为研究对象，利用GC／MS定性分析了臭氧化和两种臭氧催化氧化工艺(O3／H2O2，O3／Mn)处理出水中的氧化产物，借此评价了它们的除污染效能。结果表明，原水中检出的71种有机污染物中多为分子质量较高、化学结构比较复杂的有机物；对混凝沉淀出水进行臭氧化处理后，可检出的有机物数量大幅度增加(达到了111种)，生成的氧化产物主要为醇、酮、有机酸和酯类等；与臭氧化相比，O3／H2O2和O3／Mn催化氧化处理出水中检出的有机化合物数量明显减少(分别为49种和63种)，同时有机酸和酯类等臭氧化副产物被进一步氧化分解而生成了氧化程度更高的短链烷烃。据推测，这是由于比臭氧分子具有更强氧化能力的羟基自由基参与了氧化反应的结果。     

多相催化臭氧氧化法处理甲萘酚废水

以活性炭为载体、钾为助催化剂,采用浸渍法制备了Cu-K/AC催化剂,并考察了该催化剂催化臭氧氧化处理甲萘酚废水的效能.结果表明,当甲萘酚废水的COD为3 000 mg/L、含油量为120 mg/L时,在室温、pH=3、反应时间为120 min、催化剂投量为100 g/L、臭氧流量为5.2mg/min的条件下,催化臭氧氧化对COD及油类物质的去除率分别达到了93%和98%;臭氧氧化和催化臭氧氧化对COD的降解过程均符合表观一级反应动力学方程.     

Naphthenic acids speciation and removal during petroleum-coke adsorption and ozonation of oil sands process-affected water

The Athabasca Oil Sands industry produces large volumes of oil sands process-affected water (OSPW) as a result of bitumen extraction and upgrading processes. Constituents of OSPW include chloride, naphthenic acids (NAs), aromatic hydrocarbons, and trace heavy metals, among other inorganic and organic compounds. To address the environmental issues associated with the recycling and/or safe return of OSPW into the environment, water treatment technologies are required. This study examined, for the first time, the impacts of pretreatment steps, including filtration and petroleum-coke adsorption, on ozonation requirements and performance. The effect of the initial OSPW pH on treatment performance, and the evolution of ozonation and its impact on OSPW toxicity and biodegradability were also examined. The degradation of more than 76% of total acid-extractable organics was achieved using a semi-batch ozonation system at a utilized ozone dose of 150 mg/L. With a utilized ozone dose of 100 mg/L, the treated OSPW became more biodegradable and showed no toxicity towards Vibrio fischeri. Changes in the NA profiles in terms of carbon number and number of rings were observed after ozonation. The filtration of the OSPW did not improve the ozonation performance. Petroleum-coke adsorption was found to be effective in reducing total acid-extractable organics by a 91%, NA content by an 84%, and OSPW toxicity from 4.3 to 1.1 toxicity units. The results of this study indicate that the combination of petroleum-coke adsorption and ozonation is a promising treatment approach to treat OSPW.     

The effect of humic acids on nitrobenzene oxidation by ozonation and O3/UV processes

Three types of commercially available humic acids from different sources were used to simulate natural organic matter in water for the investigation of nitrobenzene oxidation by ozonation and O(3)/UV. Despite the structural differences among the Fluka, Aldrich and Suwanee River humic acids as reflected by the UV absorptivity, their effects on nitrobenzene removal rate was observed to be similar for the two processes. Removal rate of nitrobenzene was hindered by the addition of humic acids in ozonation as well as in O(3)/UV processes. However, the hindrance by the humic acids was more pronounced in O(3)/UV as compared to the ozonation process. The effect of humic acid in O(3)/UV was primarily a UV light screening. Addition of humic acids above a certain concentration did not cause any further retardation on nitrobenzene removal rate by ozonation and O(3)/UV.Accumulation of hydrogen peroxide as well as probable formation of peroxy radicals in the solutions might induce chain promoting reactions to produce hydroxyl radical during the nitrobenzene oxidation. For waters containing high levels of humic acid, ozonation alone might be as effective as O(3)/UV process for the removal of nitrobenzene.