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臭氧高级氧化法的研究
来源:www.tonglin.cn
作者:同林科技
时间:2022-01-29 21:01
臭氧高级氧化法的研究
近来,因气候异常出现了厄尔尼诺和拉尼娜现象,还因全球变暖出现异常缺水及局部乐常降水等。这种情况下即使能确保按常规态状取得应有的水量,也经常有其他城市用过的水混入之情况。其含ng/1或pg/1量级的微量环境污染化学物质,安全性令人担忧。过去,各工厂为实现零排放,在水源利用和废水方面采取的措施,城市本身可能也将采取相同措施。
即对取来的水深度处理用作自来水,然后对使用过的污水再行超深度处理而再生利用。新加坡已实验性试行的办法,是将再生水循环利用,作为饮用水在内一切用途的城市用水,从而大大减少向河川的排放量。当然城市雨水也贮于地下,用作补给水等,通过水源污染负荷对策、城市道路清扫及水系重现,恢复了城市的富生态系统,提供了城市生活环境中感知自然的必要要素。为此要求能实现再利用的技术对策。当下,作为超深度处理技术,有功能性膜处理、臭氧处理、活性炭处理等,关键在于如何有机地组合使用这些技术。为求更安全的水, 须将极微量的有害物质或有毒物质能完全分解,且稳定化和无害化的技术,就只有高级氧化法。虽然在膜处理上已开发了许多功能性膜,应用领域也很广,但终究只是一项污浊物的分离技术。从制造安全水的角度,如不能对浓缩的有毒、有害物质进行再次处理,便没有完成水处理的安全处理。活性炭也是如此,必须通过功能再生处理和补充操作,将吸附有机物稳定化、安全化,从而维护管理费高企。
将有机物无害化、无机化的高级氧化法水处理中,有臭氧+UV(紫外线)、臭氧+H2O2。(过氧化氢)、臭氧+TiO2(催化剂)、UV+TiO2(催化剂)、芬顿(Fenton's)试剂(Fe+H2O2)、UV+H2O2等,其重点在于臭氧、UW、HO₂、Ti0₂等氧化相关物质的组合处理。这些氧化反应均会产生0H基及它的氧化作用,所以高效产生自由基,并与对象物质充分反应成了此技术开发的要点。
在有机化学领域,目由基反应如家常便饭,但在净水处理工程中却认为即价贵又无必要,因此未予以应用。OH基的氧化能力很强,仅次于氟,它会非选择性地与水中清除剂的碳酸离子、碳酸氢离子、磷酸离子等发生反应,快速变成过氧化氢,或变成羟离子或水,其能量也随之消失。一般情况下,OH基的半衰期为2×10负7次方秒左右,瞬间生成、瞬间消失。因此很难控制其反应。与清除剂的各种无机离子的反应速度常数在浓度为10的负三次方(M)量级时,是10的七次方至10的九次方(M负一次方S负一次方),速度非常快,所以控制反应就成了问题。
一般臭氧溶于水中会产生相应的反应,但水中存在HO:或羟离子(OHF)等,则臭氧本身就会急速反应,变向为OH基和H.O,从而几乎无法检出臭氧的浓度。臭氧的吸收效率将很高。用0H基将有机物变质为无机化的过程,称为高级氧化法(Advanced OxidationProcesses)(A0P's),也称高级氧化技术(Advanced Oxidation Treatment 或Technology)(AOT)。
要求利用该法的反应装置能将臭氧、H2O2、UV照射等组合,以所生成氧化还原电位较高的OH基与难分解有机物发生反应,在短时间内使之降低。因此,在反应装置的停滞时间要短,很好能适用臭氧在水中急速溶解的系统。如添加过氧化氢则射流式比曝气式(微小气泡发散)的效率更高。
高级氧化法虽能在短时间分解特殊有机物,但同时使用两种氧化,作业成本会提高。但高级氧化法仅针对难分解性有机物的处理,使用时需适当选择。如前几年,当时的环境厅公布了67种引起内分泌失调的可疑化学物质,利用GC-MS(辉光放电光谱测定法)等方法,对其中较易定量的48种进行臭氧和AOP分解处理实验,并分别算出了单臭氧处理和臭氧+外线图射外理的后应违府(1次后应速府常数)。经比较发现也有易被空气分解的物质,有的物质能用臭氧分解,有的却很难。而臭氧很难分解的物质用高级氧化处理法多能分解。从这些反应常数知道任何一种方式均在工程学时间内完成处理。
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