处理含四氯化碳自来水设备的设计方案

处理含四氯化碳自来水设备的设计方
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处理含四氯化碳自来水设备的设计方案
1.概述
四氯化碳(CCl4)是黑色的液体,比重1.595,熔点-22.8℃,沸点76.8℃,有一种使人愉快的气味,但有毒,微溶于水。

与乙醚、乙醇能够任何比例混合,不燃烧。

主要用做溶剂、有机物的溶化剂、香料的出剂、轻维的脱脂剂、减火剂、分析试剂等。

在有催化剂碘存在的情况下,将干燥的氯气通入二硫化碳中,再进行分馏即可得到。

四氯化碳典型的肝脏毒物。

高浓度时,首先是中枢神经系统受累,随后累及肝、肾;而低浓度长期接触则主要表现肝、肾受累。

乙醇可促进四氯化碳的吸收,加重中毒症状。

另外,四氯化碳可增加心肌对肾上腺素的敏感性,引起严重心律失常。

人对四氯化碳的个体易感性差异较大,有报道口服3～5ml即可中毒,29.5ml即可致死。

在160～2OOmg/m3浓度下可发生中毒。

但也有在1～2g/m3浓度下接触3Omin方出现轻度中毒。

当前认为四氯化碳无致畸和致突变作用,但具有胚胎毒性。

根据IARCl972及1979年资料,四氯化碳长期作用能够引起啮齿动物的肝癌,被列为"对人类有致癌可能"一类的化学物。

废水中四氯化碳的去除主要有如下几种方法:即(1)生化法;(2)吸附法;(3)离子交换法;(4)氧化法等。

本设计方案采用光触媒催化氧化与光触媒新型炭吸附集成装置,因为需处理的四氯化碳浓度不高,仅有0.1mg/l(100μg/L),处理后要求达到饮用水质标准0.003mg/l(3μg/L)。

2.设计形式
本设计方案采用光触媒催化氧化集成装置去除四氯化碳,进水四氯化碳比较高为
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100μg/L,而出水则要求达到3μg/L以下,处理效率要求达到至少97%。

因此,为保证处理设施的运行可靠,光催化反应器设计采用不锈钢材质的平流往复式流向设计,经过隔板的设计来保证接触反应时间。

(参见光催化反应器初步设计方案初步示意简图及说明) 。

根据美国MYCELX产品的技术指标,其一次经过时截留四氯化碳可达90%,再以编号:WWS /0496<环境(水)委托监测报告>及编号:HWS /0046<环境(水)委托监测报告>计算得接触1分钟的去除率为56.4%,因此本方案采用延长接触反应时间2分钟的方式来保证处理后的水质达标。

去除率计算如下:
1分钟后水中残留量:100μg/L×(1-90%)×(1－56.4%)＝4.36μg/L
2分钟后水中残留量:4.36μg/L×(1－56.4%)＝1.90μg/L 光催化氧化是一种高级氧化(AOPs)技术,是针对高浓度、难降解有机废水的处理而开发的新型水处理技术。

它是对化学氧化法的改进与强化,根据不同的改进措施,发展出湿式催化氧化、光催化氧化、均相催化氧化和多相催化氧化技术。

其特点是具有超强的氧化能力,对有机物去除率高,在去除水中微量THMs和四氯化碳等致癌、致畸及致突变有机物方面与其它现有技术相比有其独特的优点。

1）催化氧化法去除水中有机污染物的机理与其它现有技术截然不同。

其超强的氧化性,可将有机污染物彻底氧化成水、二氧化碳等无害的无机小分子物质。

2）催化氧化处理运行费用低,水处理成本低。

3）催化氧化处理设备占地面积小,改造工程简单易行,处理流程不产生二次污染。

随着光催化剂的制备、固载化技术方面日臻完善,催化氧化技术已逐渐为人们所
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认同,并已在环境工程中被大规模推广应用。

3. 光触媒催化氧化装置工作机理
3.1光催化机理
纳米二氧化钛固定膜在波长为254nm的紫外光照射下,其固定膜禁带上的电子吸收光能而被激发到导带上产生带有很强负电的高活性电子,同时在禁带上产生带正电的空穴(H+),从而产生具有很强活性的电子－空穴对,形成氧化还原体系。

这些电子－空穴对迁移到二氧化钛固定膜表面后与溶解氧、水(H2O)发生作用,最终产生具有高度化学氧化活性的羟基自由基(·OH)和超氧化物离子,可将有机物完全氧化为二氧化碳和水。

这种羟基自由基对有机物的氧化作用具有很强的广谱性。

·OH自由基的电子亲和能为569.3KJ,容易攻击高电子云密度的有机分子部位,进而形成易被进一步氧化的中间产物。

因此,采用光触媒催化氧化技术能够去除水中各种不同类型的有机污染物,如氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等,这些有机物采用其它方法是很难去除的。

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