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臭氧催化氧化去除水中MTBE的連續流試驗
  • 作者:    來源:宜興市海源環保設備有限公司    時間:2010-1-21 14:11:02    點擊:3208
臭氧催化氧化去除水中MTBE的連續流試驗
甲基叔丁機醚(MTBE)是一種被廣泛使用的石油添加劑,具有一定的遺傳毒性和輕微的生殖毒性,同時還具有很高的化學和生物穩定性以及較高的溶解度,臭氧很難單獨將其氧化,但臭氧催化氧化可以在反應過程中產生具有強氧化能力的羥基自由基,故能顯著提高臭氧氧化去除水中MTBE的效果。筆者考察了在連續流狀態下,高硅沸石、活性氧化鋁負載的氧化鎂、活性氧化鋁這3種催化劑臭氧氧化去除MTBE的效果,分析了臭氧分解、催化劑吸附、斷面流速及臭氧投量等因素對去除MTBE的影響。
1試驗材料與方法
1.1試驗裝置及材料
為接近實際情況,試驗采用連續流進行研究。試驗溫度為(20±2)℃,所有試驗用水均有蒸餾水配置,并用氫氧化鈉溶液調節原水的pH,使之為7.0±0.1。取樣前向50ml比色管中加入0.1mol/L的Na2S2O3溶液0.6ml,取50 ml水樣并加入10g無水硫酸鈉和3 ml正戊醇。試驗用催化劑為無粘結性高硅沸石、活性氧化鋁負載的氧化鎂(自制)、活性氧化鋁。
1.2測定方法
MTBE的濃度:氣象色譜(Agilent4890D,GC-FID);O3濃度:紫外分光光度計(752型)。
2結果與討論
2.1不同催化劑對水中臭氧的分解效果
研究催化劑存在時臭氧的吸附、分解情況有助于更好地理解臭氧催化氧化有機物的機理。將蒸餾水的pH值調為7.0±0.1,把反應器Ⅰ和反應器Ⅲ直接相連,用蠕動泵控制流速。試驗采用的流速為0.85、1.49、2.13m/h,對應的空床停留時間分別為10、5.7、4min。
試驗發現,不同濃度的臭氧水溶液通過高硅沸石后,出水的臭氧濃度在12min內開始穩定,并在4h內保持0.2mg/L以下,且提高臭氧初始濃度和流速對初歲的臭氧濃度幾乎無影響。即使臭氧初始濃度為4.83mg/L,其出水濃度≤0.2 mg/L。
進一步試驗發現,高硅沸石對水中臭氧油很強的吸附能力,當臭氧濃度增加到10ml/L時,其吸附量約為0.24mgO3/g。Fujita發現,單位體積高硅沸石堆臭氧吸附量是水中臭氧濃度的80倍。Fujita認為臭氧在高硅沸石上的吸附主要與高硅沸石的SiO2/AlO3值為孔隙結構有關,它的表面存在非極性的憎水Si-O-Si≡基團,由于硅幾乎是電中性的,高SiO2/AlO3值降低了高硅沸石表面與水的親和力,而臭氧分子的偶極矩(0.46D)比水分子的(1.85D)低的多,所以臭氧極性較弱,易被高硅沸石表面吸附。關于臭氧在高硅沸石上的分解及吸附規律還需做進一步研究。
流速對氧化鎂、活性氧化鋁分解臭氧的影響
氧化鎂對臭氧的分解率隨流速的增大而顯著降低。當流速為0.85、1.49m/h是,隨臭氧初始濃度的增大,出水中的臭氧濃度(C)的增幅增大;在流速為2.13m.h時,不同臭氧初始濃度下的出水臭氧濃度相差不大;钚匝趸X對臭氧的分解率降低較緩慢,在相同流速和不同臭氧初始濃度下,出水的臭氧濃度都相差不大。在臭氧初始濃度相同的情況下,催化劑對臭氧的分解率均隨流速的增大而降低,即隨著停留時間的縮短而降低。
2.2催化劑對MTBE的吸附
MTBE有一定的揮發性,曝氣對其有吹脫作用,
 
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