含锰氧化物的陶粒催化臭氧氧化苯甲酸废水
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目前!臭氧化技术常作为生物处理系统的预处理 技术!因此!臭氧化技术对废水可生化性的改善!对于 污染物的最终降解有着至关重要的影响% 五日生化
浓度测 量 采 用 靛 蓝 二 磺 酸 钠 " SfX $ 褪 色 分 光 光 度 需氧量" BOf> $ 是评价废 水 可 生 化 性 能 的 重 要 指 标! 法 )!** 测定!苯 甲 酸 浓 度 采 用 紫 外H可 见 分 光 光 度 法 实验通过比较 O< 体系+O< K普通陶粒体系和 O< K催化
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原料制成!在原料 烧 结 之 前 加 入 水 分 使 粒 径 逐 渐 达 到 < c> 99!再将其置于 ! !"" c! *>" h 下 烧 结 而 成$ +臭 氧 催 化 陶 粒 " 载 体 为 ! c* 99 的 陶 瓷 原 料! 在原料烧结之前 加入质量分数 为 <"F 的 硫 酸 锰 溶 液!使粒径逐渐达到 < c> 99!再 将 其 置 于 ! !"" c ! *>" h下烧结而成% 经 过 GZf分 析!制 得 陶 粒 中 锰氧化物的主要成分 为 @/* O< 和 @/< O= $ % 实 验 所 用药品均为分析纯!配制溶液所用溶剂均为蒸馏水! 实验所用苯甲酸废水为实验室配制的模拟废水% < >F = 分 析 方 法
第$期
汪星志等(含锰氧化物的陶粒催化臭氧氧化苯甲酸废水
<+>>
剂体系出 水 的 BOf> K,Of结 果!评 价 臭 氧 催 化 剂 对 苯甲酸可生化性能的改善效果!结果如表 ! 所示%
表 <=臭氧催化氧化苯甲酸实验结果 B.51'<=]'-Q1,-02060+'4.,.13,)4060+.,)0+025'+60)4.4)/
第 !" 卷#第 $ 期 *"!+ 年$ 月
环境工程学报
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%&'(! " ! )&($ 23'(* " ! +
含锰氧化物的陶粒催化臭氧氧化苯甲酸废水
汪星志#汪晓军!#王蓓蓓#徐金玲
" 华南理工大学环境与能源学院!工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室!广州 >!"""+$
样品名称
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BOf> K BOf> K
" 9;& DE! $ " 9;& DE! $ ,Of
!"" 9;&DE! 苯甲酸
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!>"R生化培养箱" 上海齐欣科学仪器公司$ %
图 *#不同体系下的苯甲酸去除率
R.;(*#B0/\&.M5M.W 409&85'45:0./ W.66040/:1U1:091
由图 * 可知!单独催化剂体系的苯甲酸去除率
不 超 过 < F !O< 体 系 +O< K普 通 陶 粒 体 系 和 O< K催 化 剂 体 系 的 苯 甲 酸 去 除 率 可 以 分 别 达 到 *!j" F +
苯甲酸为芳环类有机物!不易被氧化!它广泛应 用于果酱+牙膏+乳 胶 以 及 其 他 食 品 中! 是 一 种 常 见 的食品防腐剂% 当环境中水体存在大量苯甲酸时! 就会抑制微生物的生长% 而臭氧对这一类有机物具 有很高的反应活性!通过臭氧氧化预处理提高苯甲
基金项目广东省科技厅广东省社会发展攻关计划项目"*"!< B"*!"""""$$ #*"!> 年度广东省应用型科技研发专项"*"!> B"*"*<>"!< $ 收稿日期*"!> E"* E"!# 修订日期*"!> E"< E*" 作者简介汪星志"!IJJ'$ !男!硕士研究生!研究方向(水污染控制% 7H95.'(*J$<=$!"*bTT(M&9 ! 通 讯 联 系 人 !7H95.'(M0_L^5/;b 1M3:(0W3 (M/反应装置如图 ! 所示% 其他分析仪
器有(dPXH*> 精密 [P计" 上海虹 益仪 器仪表 公司$+
2A*""<)电子分析天平" 上海精密科学仪器公司$+G2H
SSS型 ,Of消解装置" 韶关明天环保仪器公司$+$>*)
紫外可见分光光 度 计 " 上 海 精 科 仪 器 有 限 公 司$ +DZPH
,Of+ BOf+ [P 检 测 参 照 标 准 检 测 分 析 方 法)!!* !气相臭氧 浓 度 的 测 量 采 用 碘 量 法!液 相 臭 氧
会 提 高 !因 此 O< K普 通 陶 粒 体 系 的 苯 甲 酸 降 解 效 果 比 O< 体 系 要 好 % 同 时 ! 体 系 中 加 入 催 化 剂 后 ! 苯 甲酸去除 率 有 明 显 的 提 高!大 于 单 独 臭 氧 和 单 独 催化剂的苯甲酸去除率之和% 这是由于溶液中存 在臭氧氧 化 和 催 化 剂 吸 附 的 协 同 效 应!溶 液 中 一 部分苯甲 酸 分 子 被 臭 氧 直 接 氧 化!另 一 部 分 被 吸 附在催化剂表面!再由臭氧氧化!使得苯甲酸去除 效果提高% 此外!在催化剂表面!含锰活性组分催 化 O< 分 解 为 具 有 强 氧 化 性 的 & OP! 再 由 & OP氧 化溶液中的苯甲酸!促进苯甲酸彻底氧化!使苯甲 酸去除率提升% D >D = 臭 氧 催 化 剂 对 于 苯 甲 酸 生 化 性 效 果 的 改 善
关键词#化学氧化#臭氧催化剂#氧化锰#苯甲酸
中图分类号 G$"<#文献标识码 A#文章编号 !+$<HI!"J"*"!+$"$H<+><H"=##!"# !"(!*"<" KL(ML00(*"!>"*""+
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<=实验部分
采用静态臭氧催化氧化法!反应器容量为 ! """ 9D!臭氧发生器臭 氧 浓 度 为 J(>* 9;& DE! !气 体 流 量为 ! D& 9./ E! !实 验 废 水 为 !"" 9;& DE! 的 苯 甲 酸废水!,Of为 !$> 9;&DE! %
以苯甲酸 作 为 特 征 污 染 物! 分 别 比 较 O< K普 通 陶粒体系+O< K催化剂体系+O< 体 系 和 催 化 剂 体 系 对 苯甲酸的去除率!实验结果如图 * 所示%
*<jJ F 和 <"j$ F !单 独 催 化 剂 体 系 中 苯 甲 酸 浓 度
变小!表明催化剂 表 面 吸 附 少 量 苯 甲 酸 分 子! 使 得
溶 液 中 苯 甲 酸 浓 度 有 所 降 低 % O< K普 通 陶 粒 体 系 的 苯 甲 酸 去 除 率 比 O< 体 系 的 苯 甲 酸 去 除 率 稍 高 ! 这是因为填料的加入会加剧反应器内的水流扰动
摘#要#分别以含锰氧化物的陶粒和普通陶粒为填料!以 O< 体 系 和 催 化 剂 体 系 作 为 参 照!研 究 臭 氧 在 填 料 的 异 相 催 化条件下对苯甲酸的去除效果% 结果表明(O< K催 化 剂 体 系 具 有 更 好 的 催 化 效 果!同 时 O< K催 化 剂 体 系 可 有 效 改 善 废 水 的 可生化性!并减少臭氧投加量和处理成本#初始 [P为 $ c!* 时!废 水 的 苯 甲 酸 去 除 效 果 较 好!且 O< K催 化 剂 体 系 的 臭 氧 利 用率比 O< K普通陶粒体系+空柱的臭氧利用率更高!在初始 [P为 $ 时 O< K催化剂体系的臭氧利用率提升效果最显著%
图 !#臭氧催化氧化反应装置
程度并对 臭 氧 起 到 一 定 的 物 理 切 割 作 用!使 得 臭
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氧更容易 发 生 分 解!致 使 有 机 物 与 臭 氧 的 接 触 机
< >D = 主 要 实 验 药 品 苯甲酸+普通陶 粒 " 由 直 径 为 ! c* 99 的 陶 瓷
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##臭氧氧化技术因强氧化性+无二次污染被越来 越多地应用于水处理领域!在采用臭氧氧化技术的 过程中!对臭氧 进 行 催 化! 提 高 臭 氧 的 氧 化 利 用 率! 强化臭氧的氧化能力!从而降低废水深度处理成本! 是臭氧应用的研究热点% 常见的臭氧催化剂分为均 相和非均相两大类!均相臭氧化催化剂可以显著的 提高臭氧的利用率!强化臭氧处理效果!促进有机物 降解!但作为催化剂的金属离子难以回收!且容易造 成二次污 染!处 理 成 本 高)!* % 与 均 相 催 化 剂 相 比! 非均相催化剂具有制作工艺简单!成本低!催化活性 高! 易 于 重 复 利 用 等 优 点% 目 前! 以 二 氧 化 锰 " @/O* $ +氧化铜" ,3O$ +二 氧 化 钛 " ?.O* $ 和 氧 化 镍
<+>=
环境工程学报
第 !" 卷
酸降解效果!将会对后续 生物处理系统具有潜在益 在最大吸收波长 **= /9测定%
处 % )IH!"* 本研究 以 苯 甲 酸 作 为 目 标 污 染 物! 研 究 含
D=结果与讨论
有金属锰氧化物臭氧催化剂的催化效果+影响因素
和对臭氧的利用率%
D >< = 臭 氧 催 化 剂 对 苯 甲 酸 去 除 率 的 影 响
" ).O$ 等过渡金属氧化物为 催化 剂的 研究 已 经 取 得 了一定的进展 )*HJ* % 这 些 催 化 剂 主 要 通 过 促 进 臭 氧 分解以及羟基自由基的生成体现其催化活性!其反 应效率取决于催化剂表面活性以及溶液 [P值等因 素% 同时!在所有的过渡金属氧化物中!锰氧化物的 催化活 性较 好!可 以 有 效 地 催 化 臭 氧 降 解 多 种 有 机 物!适合用于制作臭氧催化剂%
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关键词#化学氧化#臭氧催化剂#氧化锰#苯甲酸
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和对臭氧的利用率%
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