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催化臭氧化吸附技术去除难降解污染物

2021-05-27 14:13:33

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空间臭氧浓度检测仪: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。 关键词: 难降解污染物 消毒副产物 吸附 催化臭氧化 饮用水中的微量难降解污染物及消毒副产物需要用非生物降解处理技术去除,其中包括吸附和化学氧化法

臭氧化与吸附技术

1.1  臭氧化

  臭氧化反应机理为水中有机物可能直接与O3反应或与O3在水中分解产生的羟基自由基反应。虽然预臭氧化能去除一部分消毒副产物的前体物,但出水氯化后的致突活性与原水相比有较高的上升,另外O3仅是将对紫外光有较强吸收的大分子氧化成小分子,而不可能完全矿化为CO2和H2O,同时也产生一些副产物(如乙酸等),因此单独使用O3并不是一种有效去除水中有机物的方法。

1.2  吸附技术

  活性炭吸附是去除水中有机污染物***成熟有效的方法之一。活性炭可以去除水中致突物质,但它受吸附容量限制而不能有效去除氯化致突物的前体物;虽然它表面积大而且能用热解析或在空气中燃烧毒物的方法再生,但每次再生循环后都要损失一定量的活性炭。

  某些无机材料由于具有吸附和催化的性质而引起广泛关注,如MobilOil公司生产的M41S系 列新型无机中孔材料能被用作高容量吸附剂、仿生材料和氧化还原催化剂[1~4],其结构特征是表面积大、吸附力强(能吸附相当于其自身质量60%~70%的烃类),在去除水 中有机污染物方面具有很大潜力,表1中列出了几种该系列产品的表面积[5、6]。Peter等发现钛取代的MCM-41中孔分子筛对某些芳香烃类化合物及其衍生物的降解具有很 好的催化作用[6],可能具有非常广阔的应用前景。

表1 中孔材料的表面积 材料型号 表面积(m2/g) 孔径(nm) HMS(highly mesoporous silica) 959 2.7 MCM-41(aluminosilicate) 1192 3.0 MCM-41(silicate) 1524 2.2 Ti-HMS 1031 3.0 Ti-MCM-41 1345 2.6

1.3 臭氧化与吸附技术结合

  活性炭生物滤池的微生物活性常常有助于改善臭氧化对水中DOC的去除,这预示着臭氧化产生的化合物更易于生物降解。尽管生物过程使TOC去除效率增加,但活性炭对某些溶解有机物的吸附由于预臭氧化而恶化,因臭氧同腐殖质反应时产生更多活性炭不易吸附的极性化合物而导致活性炭吸附去除TOC性能下降。

  鉴于在用铝盐混凝前水的预臭氧化能够改善混凝时色度及有机物和三氯甲烷前体物的去除,因此推测比活性炭具有更多极性表面的吸附剂在预臭氧化后可能会比活性炭更有效地去除TOC。许多文献报道活性氧化铝吸附剂的吸附效率在预臭氧化后***,另外其他一些比活性炭具有较多极性表面的吸附剂(如铝土矿、骨碳和活性氧化铝)可能也有此效果。因此预臭氧化和氧化铝或铝土矿的吸附相结合可能是去除产生色度的有机物的优先选择方法,但这还取决于吸附剂的再生能力及水溶液中有机物的特性。


作者: 空间臭氧浓度检测仪

来源: 空间臭氧浓度检测仪
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臭氧化与吸附技术

1.1  臭氧化

  臭氧化反应机理为水中有机物可能直接与O3反应或与O3在水中分解产生的羟基自由基反应。虽然预臭氧化能去除一部分消毒副产物的前体物,但出水氯化后的致突活性与原水相比有较高的上升,另外O3仅是将对紫外光有较强吸收的大分子氧化成小分子,而不可能完全矿化为CO2和H2O,同时也产生一些副产物(如乙酸等),因此单独使用O3并不是一种有效去除水中有机物的方法。

1.2  吸附技术

  活性炭吸附是去除水中有机污染物***成熟有效的方法之一。活性炭可以去除水中致突物质,但它受吸附容量限制而不能有效去除氯化致突物的前体物;虽然它表面积大而且能用热解析或在空气中燃烧毒物的方法再生,但每次再生循环后都要损失一定量的活性炭。

  某些无机材料由于具有吸附和催化的性质而引起广泛关注,如MobilOil公司生产的M41S系 列新型无机中孔材料能被用作高容量吸附剂、仿生材料和氧化还原催化剂[1~4],其结构特征是表面积大、吸附力强(能吸附相当于其自身质量60%~70%的烃类),在去除水 中有机污染物方面具有很大潜力,表1中列出了几种该系列产品的表面积[5、6]。Peter等发现钛取代的MCM-41中孔分子筛对某些芳香烃类化合物及其衍生物的降解具有很 好的催化作用[6],可能具有非常广阔的应用前景。

表1 中孔材料的表面积 材料型号 表面积(m2/g) 孔径(nm) HMS(highly mesoporous silica) 959 2.7 MCM-41(aluminosilicate) 1192 3.0 MCM-41(silicate) 1524 2.2 Ti-HMS 1031 3.0 Ti-MCM-41 1345 2.6

1.3 臭氧化与吸附技术结合

  活性炭生物滤池的微生物活性常常有助于改善臭氧化对水中DOC的去除,这预示着臭氧化产生的化合物更易于生物降解。尽管生物过程使TOC去除效率增加,但活性炭对某些溶解有机物的吸附由于预臭氧化而恶化,因臭氧同腐殖质反应时产生更多活性炭不易吸附的极性化合物而导致活性炭吸附去除TOC性能下降。

  鉴于在用铝盐混凝前水的预臭氧化能够改善混凝时色度及有机物和三氯甲烷前体物的去除,因此推测比活性炭具有更多极性表面的吸附剂在预臭氧化后可能会比活性炭更有效地去除TOC。许多文献报道活性氧化铝吸附剂的吸附效率在预臭氧化后***,另外其他一些比活性炭具有较多极性表面的吸附剂(如铝土矿、骨碳和活性氧化铝)可能也有此效果。因此预臭氧化和氧化铝或铝土矿的吸附相结合可能是去除产生色度的有机物的优先选择方法,但这还取决于吸附剂的再生能力及水溶液中有机物的特性。


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