臭氧氧化法处理废水实验
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实验一臭氧氧化法处理有机废水一实验目的1、了解臭氧发生器的基本结构、原理、操作方法、观察电压和空气流量对臭氧产率的影响。
2、通过臭氧氧化法处理:印染废水、有机含酚废水、生活污水的脱色、除臭、消毒、降解COD、降酚等实验,掌握臭氧氧化法处理工业废水的基本过程、方法和特点。
二实验理论基础与方法要点臭氧是一种强氧化剂,它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。
臭氧在污水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有机物。
臭氧在水溶液中的强烈氧化作用,不是O本身引起的,而主要是由臭氧在3基引起的。
很多有机物都容易与臭氧发生反应。
水中分解的中间产物OH基及HO2例如臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用;还有强烈的杀菌、消毒作用。
臭氧氧化的优点:(1)臭氧能氧化其它化学氧化,生物氧化不易处理的污染物,对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果(2)污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解,不产生二次污染,且能增加水中的溶解氧(3)制备臭氧利用空气作原料,操作简便。
工业上采用高压(1.5—3万伏)高频放电制取臭氧,通常制得的是含1—4%臭氧的混合气体,称为臭氧化气。
三实验装置器材与药品设备与器材:(1)臭氧发生器 1台(2)臭氧氧化反应器 1套,如无现成的需自行安装代替500mL锥形瓶3个,与锥形瓶配套的橡皮塞3个(3)医用乳胶管,与乳胶管配套的玻璃管(4)气体转子流量计 1个(5)酸滴管(50mL) 1个(6)气体吸收瓶(如无现成的,可用锥形瓶代替) 500mL锥形瓶2个(7)量筒100mL 1个(8)洗气瓶1000mL 2个材料药品:(1)配制含酚废水,含酚浓度50—100mg/L,供除酚实验用。
(2)配制印染废水,含染料10—20mg/L ,供脱色用(亚甲蓝)(3)2% KI 溶液:称取20克分析纯碘化钾溶于1升新煮沸并冷却的蒸馏水中,贮于棕色瓶中。
利用臭氧深度处理污水并进行尾气回收利用的技术实例金 敦(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海 200092) 摘要 臭氧工艺在污水处理行业是一种先进、高效的处理方法,在市政污水处理中,可利用臭氧的强氧化性,脱色、去除COD、消毒等。
受制于处理成本的因素,臭氧工艺在市政污水处理行业使用不多。
如果将臭氧工艺产生的尾气予以回收利用,则可以降低臭氧工艺的处理成本,提升该工艺的竞争力。
通过对即墨市污水处理厂臭氧尾气回收利用设计实例的介绍,分析了臭氧尾气回收利用技术适用情况与应用前景。
关键词 污水处理厂 臭氧 尾气回收利用 收集 增压 输送 控制 0 前言在污水处理行业中,臭氧工艺因其处理成本较高,仅在小规模工业废水处理中有所应用,而市政污水处理应用较少。
随着城市经济发展,进入市政污水处理厂的污水组成也日趋复杂,纯粹以处理生活污水为主的污水处理厂少之又少,大部分污水处理厂还需纳入部分工业废水一并处理,如果纳入的工业废水中含有印染、医药、化工等难降解的废水,采用常规的处理手段难以处理;与此同时,国家对水域生态环境保护也日益重视,各地污水处理厂尾水水质标准日益提高,目前,排入主要流域的尾水水质基本都要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A标准,对尾水COD、色度、粪大肠菌群的达标排放都提出了更高的要求。
在这样的背景下,臭氧工艺在市政污水处理的应用也将逐步增多。
在市政污水处理中,可利用臭氧的强氧化性,在深度处理阶段进行脱色、去除COD(尤其是可溶性不可降解COD,亦称nbsCOD)、消毒等。
大多数情况下,臭氧工艺产生的尾气———氧气都白白排出,按臭氧浓度10wt%计,用于制备臭氧的90%氧气最终将浪费。
运行成本是臭氧工艺在污水处理中应用的一个瓶颈,如果能对这部分尾气予以利用,将极大降低臭氧工艺的处理成本,充分发挥臭氧工艺在市政污水处理行业的作用,提升该工艺的竞争力。
实验报告课程名称: 水处理工程实验 指导老师: 胡宏 成绩:__________________ 实验名称: 臭氧氧化法处理废水实验 类型:________________同组学生姓名: 徐亮、林蓓 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得一、实验目的和要求自臭氧应用于水处理以来,在实际应用中取得了明显的成效。
但臭氧氧化反应具有一定的选择性,氧化产物常常为小分子羧酸,酮和醛类物质,难以将有机物彻底降解为CO 2、H 2O 或其它无机物,因此TOC 和COD cr 去除率不是很高。
为了强化臭氧处理效果,人们开发出O 3/UV 、O 3/H 2O 2/UV 、O 3/固体催化剂(如活性炭,金属及其氧化物)等高级氧化技术,其共同特征是产生高活性羟基自由基(·OH ),从而达到彻底降解有机污染物的目的。
影响臭氧氧化的因素有污染物成分、含量,臭氧投加量,废水pH ,水气接触时间,紫外波长,照射强度,气体分布状况,水温等。
本实验希望达到下述目的:①加深对臭氧紫外法处理废水机理的理解;②掌握臭氧紫外法处理废水的最佳条件试验方法。
二、实验内容和原理臭氧氧化能力很强,O 3+2H ++2e →O 2+H 2O 反应体系的标准电极电位E=2.07V 。
臭氧在水中分解产生原子氧和氧气还可以产生一系列自由基,其反应式如下:2222222232322222O O H O H O H HO HO O H O O O O O O O +→→⋅⋅→+→++→特别是在碱性介质中,O 3分解产生自由基的速度很快,其反应式为:------⋅+→⋅+⋅+⋅→⋅++⋅→⋅+⋅+⋅→+H O HO O O HO HO O O O O O O HO OH O 2222323232232 新生成的羟基自由基尤其活泼,氧化能力更强,HO ﹒+H t +e →H 2O ,反应体系的标准电极电位Eo=2.80V 。
臭氧氧化技术在废水处理中的研究与应用一、引言随着工业化的不断发展,环境污染问题日益严重,其中污水处理是非常重要的一环。
废水中含有各种有机物、无机物和重金属离子等物质,这些物质对环境和人类健康造成了严重威胁。
因此,研究和应用高效、低成本的污水处理技术是极为必要的。
臭氧氧化技术在废水处理领域中得到了广泛的研究和应用。
下面就着重介绍臭氧氧化技术的原理、优势和应用,以及将来的研究方向和发展趋势。
二、臭氧氧化技术的原理臭氧氧化技术是一种通过臭氧分解废水污染物的技术。
臭氧是一种强氧化剂,能高效地氧化废水中的有机物和无机物。
该技术的原理是将饱和水蒸气或氧气等气体通过臭氧发生器中的电晕放电区域,使气体中的氧分子部分分裂为激发态氧原子,进而与氧分子结合形成臭氧,臭氧通过氧化分解或者化学吸收的方式将废水中的有机物和无机物氧化分解。
三、臭氧氧化技术的优势1.高效性臭氧氧化技术对大多数有机物和无机物有非常高效的氧化分解作用,其短时间内可以将污染物的浓度降低到很低程度。
2.可控性臭氧氧化技术的处理效果可以根据实际需要进行调整。
通过控制臭氧的投加量和pH值,可以实现对不同污染物的有效处理。
3.环境友好臭氧氧化技术的产物只有水和二氧化碳,与其他污染物相比较于其他处理技术更加环保和卫生。
4.处理成本低臭氧氧化技术不需要添加任何化学试剂,只需要一定的能源投入即可实现有效处理,因此其处理成本相对较低。
四、臭氧氧化技术在废水处理中的应用1.印染废水的处理印染废水是一类难以降解的废水,含有大量的有机色素和浸染剂。
臭氧氧化技术可以将印染废水中的有机色素和浸染剂氧化降解,从而达到有效处理的目的。
2.化工废水的处理化工废水中含有大量的有机物和无机物,其中一些物质具有毒性,危害环境和人体健康。
臭氧氧化技术可以将这些物质氧化分解,从而达到先进的化工废水处理的效果。
3.生活污水的处理生活污水中含有大量的有机物和营养物质,臭氧氧化技术可以将这些物质高效地分解,达到对生活污水的高效处理。
Science &Technology Vision 科技视界0前言目前的印染废水处理技术中,混凝法只适于除去疏水性物质,而且产生的大量的化学污泥难以处理;吸附法与膜分离法因分别用到了活性炭和生物膜,因而投资造价高,且存在着再生性差的缺点;光催化氧化虽处理效率高,但技术尚未成熟,仍未能大规模应用。
因而,开发一种经济、高效的处理技术才能从根本上解决印染废水的处理问题。
臭氧氧化作为一种高级氧化技术,已被广泛应用于饮用水处理[1]。
臭氧氧化法的应用十分广泛,它在杀菌、消毒、脱色、除臭、氧化难降解有机物与改善絮凝效果方面有明显的优势。
由于臭氧不残留或产生二次污染物,所以在食品、制药、供水等行业得到广泛应用[2]。
1反应机理废水中的染料发色是由于存在着发色基团,如偶氮基—N=N—,羧基>C=O ,乙烯基>C=C<,硝酸基—NO=C ,氧化偶氮基—N=NO—等,这些基团中均含不饱和键,O 3通过产生的活泼的羟基自由基与有机物反应,将不饱和键断开,使染料氧化成分子质量较小的有机酸、醛类,从而失去发色能力,达到脱色和降解有机物的目的。
1.1臭氧与过氧化氢反应机理现在一般认为H 2O 2和O 3反应是O 3分子与OH -反应生成HO 2-以及H 2O 2部分离解引起,反应如下[3]:O 3+OH -→HO 2-+O 2H 2O 2+H 2O→HO 2-+H 3O +上述反应生成的HO 2-是自由基OH ·产生的诱发剂:O 3+HO 2-→OH ·+O 2-+O 2自由基OH ·一旦产生,就发生如下链反应:O 3+OH ·→HO 2-+O 2O 3+O 2-→O 3-+O 2O 3-+H 2O→OH ·+OH -+O 2链的终止反应为:OH ·+HO 2·→H 2O+O 21.2过氧化氢与羟基氧化铁反应机理Joonseon Jeong 等人通过实验,提出了过氧化氢与羟基氧化铁反应使染料脱色的机理[4]:反应1中,H 2O 2与FeOOH 反应生成还原态的FeOOH 表面,是过氧化氢分解的速度控制步骤。
臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水在印染工业中,印染废水的产生是一项严重的环境问题。
大量的印染废水中含有大量的有机物、色素、酸碱物质等有害物质,对环境产生严重的污染。
因此,如何有效地处理印染废水成为了一项重要的任务。
传统的印染废水处理采用生化处理工艺,通过利用微生物将有机污染物分解为无机物,但这种方法存在一些问题,例如处理时间长、容易受到抗生物质的干扰等。
臭氧氧化法作为一种新型的废水处理技术,可以提供一种快速高效的方式来处理印染废水。
臭氧氧化法是通过臭氧气体的强氧化作用,将有机污染物降解为无机物。
其工作原理是在臭氧的作用下,有机污染物中的双键、三键等易被氧化的结构被破坏,产生氧化物质和较低的分子量有机化合物。
同时,臭氧氧化法还可以破坏有机污染物的分子链,降低其毒性。
臭氧氧化法具有处理效率高、处理时间短、不受抗生物质的干扰等优点。
其处理后的废水中有机物降解程度高,色度低,可以达到环境排放标准。
而且,臭氧氧化法还可以通过调节反应条件,使得处理过程更加稳定,提高其处理效率。
在印染废水处理中,臭氧氧化法可以与生化处理工艺相结合,通过两者的协同作用,达到更好的处理效果。
生化处理是一种微生物氧化有机物的过程,可以将残留的有机物进一步分解为无机物。
而臭氧氧化法可以提前将有机物氧化,降低生化处理的难度,提高处理效率。
综上所述,臭氧氧化法是一种高效、快速的处理印染废水的技术。
通过该技术的应用,可以有效降低废水中有机物和色素的含量,使处理后的废水达到环境排放标准。
在实际应用中,可以结合生化处理工艺,通过两种技术的协同作用,进一步提高废水处理效果。
但是,值得注意的是,臭氧氧化法还存在一些问题,例如臭氧产生和利用成本较高、反应器设备成本较高等,需要进一步的研究来解决这些问题臭氧氧化法是一种常用的印染废水处理技术,其具有高效、快速、可降解有机物和色素的优点,可以使处理后的废水达到环境排放标准。
有机废水处理中臭氧氧化技术的运用臭氧化技术具有降解能力强、效率高、不产生二次污染、操作简单等优点,在水处理应用方面的研究正日益广泛深入。
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摘要:臭氧氧化作为一种有效的有机废水处理技术,对难生物降解的有机废水具有良好的降解效果。
臭氧一般不能氧化彻底有机物,由此衍生了一系列的臭氧组合工艺,本文介绍了臭氧的性质及氧化机理,分析了臭氧氧化和衍生技术在处理农药废水、焦化废水、垃圾渗滤液、纺织印染废水等难降解有机废水中的应用,并指出了臭氧氧化技术存在的问题。
关键词:臭氧氧化技术;有机废水;废水处理世界人口的疯长及日益发展的工业是越来越多的水体遭受污染。
而臭氧具有较高的氧化还原点位和很强的氧化性,可以氧化多种化合物,对于生物难降解的有机物具有反应速度快,处理效果好,不产生污泥等特点。
随着工业技术的革新,人们发现臭氧消毒的效率要远优于氯消毒,不会在消毒过程中产生对人体有害的三氯甲烷(THMS),并且还可以有效去除水中的色、臭、味、和铁、锰等无机物质,并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮。
因此,臭氧氧化技术被广泛地应用于产业废水处理中[1]。
一、臭氧的特性臭氧,一种浅蓝色具有刺激性气味的气体,氧原子以sp2杂化的方式形成π键,臭氧分子形状为V形。
臭氧的ORP比水处理中常用消毒剂氯气高0.7V,其氧化能力也远远高于氯气高。
在水中的溶解度比氧气约高13倍[1]。
经臭氧处理后的水中通常含有较多的杂质,成分比较复杂,还含有许多有机污染物,所以臭氧在水中很不稳定,会迅速分解成氧气分子[2]。
二、臭氧氧化及其衍生工艺臭氧氧化有机物的过程分为两种反应:直接反应和间接反应。
直接反应即是通过亲核反应、环加成、亲电反应的方式。
间接反应则是通过臭氧与水的自由基诱发反应生成HO?。
HO?通过抽氢反应、电子转移及加成反应与大部分有机物进行复杂化学反应,从而将部分有机物矿化为CO2和H2O。
臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水1. 引言印染工业是一种典型的水污染行业,其废水含有大量有机物和颜料。
传统的生物处理方法往往不能完全去除废水中的有机物污染物,而且会产生较高浓度的污泥。
因此,发展一种高效、低能耗的废水处理方法是迫切需要的。
臭氧氧化法是一种被广泛研究的废水处理技术,可以高效降解有机物,但一般难以达到出水要求。
本文将介绍臭氧氧化法在印染废水处理中的应用以及深度处理后的生化处理出水效果。
2. 臭氧氧化法原理臭氧氧化法是利用臭氧(O3)氧化有机物,将其降解为二氧化碳和水的过程。
臭氧氧化法具有较高的反应速率和选择性,可降解多种有机物,如颜料、染料和有机溶剂等。
该方法通过氧化和断裂有机物的分子键使其转化为无机物质,并在高浓度臭氧气体存在下快速进行。
因此,臭氧氧化法被广泛应用于印染废水处理。
3. 印染废水处理中的臭氧氧化法应用在印染废水处理中,臭氧氧化法通常作为预处理方法,用于去除废水中的有机物污染物。
臭氧氧化法可以对废水中的颜料、染料和有机溶剂等进行高效降解,提高废水的可生化性。
同时,臭氧氧化法还能够去除废水中的异味和色度,进一步改善废水的水质。
4. 深度处理后的生化处理出水效果经过臭氧氧化法的预处理后,印染废水被送入生化处理系统中进行进一步处理。
在深度处理过程中,生化处理系统通常采用活性污泥法。
与传统生物处理方法相比,深度处理后的生化处理出水具有以下优势:4.1 更高的去除率臭氧氧化法降解了废水中的大部分有机物污染物,使其转化为无机物质。
这使得生化处理系统在去除废水中的有机物时更加高效。
4.2 降低污泥产量传统的生物处理方法往往会产生较高浓度的污泥,需要进一步处理。
而深度处理后的生化处理系统由于废水中的有机物减少,降低了污泥的产量,减少了后续处理的成本。
4.3 提高水质深度处理后的生化处理出水符合环境保护要求,可以直接排放或作为再利用途径。
经过臭氧氧化法和生化处理的印染废水出水水质优于传统生物处理方法。
臭氧氧化技术在污水处理应用目录1、臭氧的物化性质 (3)2、臭氧氧化机理 (3)3、臭氧催化氧化技术处理废水的影响因素 (4)4、臭氧氧化技术在废水处理中应用 (6)5、与其他技术联合应用 (8)1、臭氧的性质臭氧是一种不稳定的活性气体。
在常温下会有一种特殊的气味,气体会呈现淡蓝色。
臭氧在水中的氧化还原电位为2.07V,是目前仅次于氟的第二强氧化剂。
臭氧在废水处理中的应用主要利用了这一特点。
就目前的情况来看,臭氧在水溶液中比在气相中分解得更快。
臭氧在水中的分解主要受温度和pH值的影响。
随着温度的不断升高,分解速度也在逐渐加快。
当温度达到100°C以上时,分解会非常剧烈。
当温度达到270°C以上时,会直接转化为氧气。
pH值与分解速率也有直接的关系。
常温下在空气中的分解半衰期为15~30分钟。
2、臭氧氧化原理分析臭氧是一种强氧化剂,其氧化能力远高于氯和二氧化氯。
随着社会的不断发展,对水资源的要求也越来越高。
一些发达国家已将臭氧等一些氧化技术用于污水处理,从而更好地保证水质。
目前,臭氧化工艺主要包括两个方面:一是直接臭氧化反应。
两种间接催化反应。
在直接臭氧化反应过程中,主要采用两种方法,即偶极加成反应和亲电取代反应。
偶极加成反应的主要原因是臭氧具有偶极结构,因此在反应过程中,它会与含有不饱和键的有机物发生加成反应,从而达到要求。
亲电取代反应主要是因为具有吸电子基团的芳香族化合物,包括-CO OH、-NO 2、-Cl等基团,很难与臭氧反应,所以当发生这类反应时,它们将具有一定的选择性。
通常,臭氧对有机物的直接氧化最好发生在酸性条件下。
虽然反应很慢,但具有很好的选择功能,氧化产物也是有机酸。
很难再氧化,而每一种有机物的响应速度也有很大差异。
臭氧虽然具有很强的氧化性,但由于其高选择性,在反应过程中很难去除污水。
随着科学技术的不断发展,这方面的研究越来越多,臭氧水处理也在不断改进。
目前,利用臭氧的均相催化和多相催化来达到降解有机物的目的。
氧化反应污水处理氧化反应污水处理是一种常见的污水处理技术,它通过利用氧化剂将有机污染物氧化为无害的物质,从而达到净化水体的目的。
本文将详细介绍氧化反应污水处理的原理、方法以及应用案例。
一、原理氧化反应污水处理的原理是利用氧化剂的强氧化性,将有机污染物中的碳、氢、氮等元素与氧结合,产生二氧化碳、水和无机盐等无害物质。
常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。
在氧化反应中,氧化剂与有机污染物发生化学反应,使有机物份子结构发生改变,从而降解有机污染物。
二、方法1. 臭氧氧化法:臭氧氧化法是一种常用的氧化反应污水处理方法。
臭氧具有很强的氧化能力,能有效降解有机污染物。
臭氧氧化法的处理过程包括臭氧产生、混合反应和沉淀等步骤。
通过控制臭氧的投加量和反应时间,可以达到较好的处理效果。
2. 过氧化氢氧化法:过氧化氢氧化法是一种低成本、高效率的氧化反应污水处理方法。
过氧化氢是一种强氧化剂,能够迅速氧化有机污染物。
过氧化氢氧化法的处理过程包括过氧化氢的投加、混合反应和沉淀等步骤。
通过控制过氧化氢的投加量和反应条件,可以实现高效的污水处理。
3. 高锰酸钾氧化法:高锰酸钾氧化法是一种常用的氧化反应污水处理方法。
高锰酸钾是一种强氧化剂,能够迅速氧化有机污染物。
高锰酸钾氧化法的处理过程包括高锰酸钾的投加、混合反应和沉淀等步骤。
通过控制高锰酸钾的投加量和反应条件,可以实现高效的污水处理。
三、应用案例1. 某化工厂废水处理:某化工厂的废水中含有大量的有机污染物,采用氧化反应污水处理技术进行处理。
通过使用臭氧氧化法,将废水中的有机污染物氧化为无害物质,达到了废水的净化要求。
2. 城市污水处理厂:某城市的污水处理厂采用过氧化氢氧化法进行废水处理。
经过过氧化氢的氧化反应,污水中的有机污染物被有效降解,使得出水质量达到国家排放标准。
3. 医院污水处理:某医院的污水中含有大量的药物残留物和有机污染物,采用高锰酸钾氧化法进行处理。
经过高锰酸钾的氧化反应,药物残留物和有机污染物被氧化为无害物质,保证了医院污水的安全排放。
臭氧氧化法处理废水工艺
臭氧氧化法是一种常用于废水处理的高级氧化工艺。
它基于臭氧(O3)的强氧化性能,能有效地降解废水中的有机物和其他污染物。
下面是臭氧氧化法处理废水的一般工艺步骤:
1. 生成臭氧:臭氧是一种强氧化剂,可以通过臭氧发生器产生。
臭氧发生器通常使用电晕放电或紫外线辐射等方法将氧气(O2)转化为臭氧。
2. 混合臭氧和废水:将生成的臭氧与待处理的废水混合,使臭氧与废水中的污染物接触。
3. 氧化反应:臭氧与废水中的有机物发生氧化反应。
臭氧能够在反应中释放自由氧基(·OH),这些自由氧基具有高度氧化性,可以氧化降解有机污染物。
4. 反应时间:废水与臭氧的接触时间通常较短,一般在几分钟到几十分钟之间。
反应时间的长短取决于废水的特性和处理要求。
5. 混凝沉淀:氧化反应后,废水中的污染物通常会发生混凝凝聚,形成较大的颗粒。
6. 分离和过滤:通过沉淀池或过滤器等设备将混凝后的污泥与废水分离。
7. 二次处理:处理后的废水可能需要进一步的处理,如沉淀、过滤、活性炭吸附等,以去除残留的污染物和臭氧。
8. 排放或回用:最终处理好的废水可以根据排放标准直接
排放到环境中,或者经过进一步处理后回用。
臭氧氧化法处理废水具有高效、无毒、无二次污染等优点,能够有效地降解废水中的有机物、颜色、异味等污染物。
然而,臭氧氧化法的应用也受到工艺复杂、设备成本高等限制因素,因此在实际应用中需要综合考虑经济性和技术可行性。
开放性实验项目报告项目名称臭氧氧化法处理印染废水实验指导教师评价一、实验目的及意义1.了解臭氧制备的工艺流程及装置,掌握臭氧发生器的操作方法和臭氧用于水处理的实验方法;2.测定印染废水用臭氧脱色的效果;3.考察臭氧投加量对脱色效果的影响;4.熟练掌握用稀释倍数法测印染废水的色度。
二、实验内容1.测定不同电压下的臭氧浓度;2.测定通入臭氧后不同反应时间所取的水样的色度。
三、实验原理(1)臭氧的特点1.氧化能力强,对除臭、脱色、杀菌、去除有机物都有明显的效果;2.处理后废水中的臭氧易分解,不产生二次污染;3.制备臭氧的空气和电不必贮存和运输,操作管理也比较方便。
(2)臭氧处理印染废水的原理普遍存在于印染废水中的偶氮染料稳定性高、水溶性大,是一种难降解的有机物。
传统的化学氧化法和生物法难以取得令人满意的效果。
臭氧的氧化性极强,在自然界中其氧化还原电位仅次于氟,常用于工业废水的杀菌消毒、除臭、脱色等。
臭氧化技术作为一种高级氧化技术近年来被用于去除染料和印染废水的色度和难降解有机物。
其反应原理主要是通过活泼的自由基(OH·)与污染物反应,使染料的发色基团中的不饱和键断裂,生成分子量小、无色的有机酸、醛等中间产物,这些中间产物难以被臭氧彻底矿化,但能够被微生物进一步降解,所以臭氧化处理可以作为印染废水的预处理阶段,提高废水的可生化性。
臭氧的产生方法有化学法、电解法、紫外线法和电极放电法,应用最多的是电极放电法。
本实验所用的就是电极放电法,即在高压下产生的电火花把空气中的氧气转化为臭氧。
(3)臭氧浓度的测定一般采用化学碘量法。
利用臭氧与碘化钾的氧化还原反应,置换出与臭氧等当量的碘。
再用硫代硫酸钠与碘作用,待完全反应生成无色碘化钠。
根据硫代硫酸钠的消耗量计算出臭氧浓度。
其化学反应方程式如下:臭氧浓度计算:式中:N2、V2―Na2S2O3的当量浓度(0.1000N)和滴定用量(ml)V1―臭氧取样体积C―臭氧浓度(mg/L)(4)稀释倍数法测定水样的色度取25mL水样置于比色管中,加蒸馏水至50mL,摇匀,与另一个比色管中同体积的蒸馏水相比较,如颜色深,则取此稀释2倍之水样25mL置于比色管,加蒸馏水至50mL摇匀再比较,即每次按稀释2倍的方法做下去,直至所稀释的溶液与蒸馏水比较刚好看不出颜色为止,所稀释的倍数即为所测之色度,按2n计算(n为稀释次数)。
实验报告课程名称: 水处理工程实验 指导老师: 胡宏 成绩:__________________ 实验名称: 臭氧氧化法处理废水实验 类型:________________同组学生姓名: 徐亮、林蓓 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得一、实验目的和要求自臭氧应用于水处理以来,在实际应用中取得了明显的成效。
但臭氧氧化反应具有一定的选择性,氧化产物常常为小分子羧酸,酮和醛类物质,难以将有机物彻底降解为CO 2、H 2O 或其它无机物,因此TOC 和COD cr 去除率不是很高。
为了强化臭氧处理效果,人们开发出O 3/UV 、O 3/H 2O 2/UV 、O 3/固体催化剂(如活性炭,金属及其氧化物)等高级氧化技术,其共同特征是产生高活性羟基自由基(·OH ),从而达到彻底降解有机污染物的目的。
影响臭氧氧化的因素有污染物成分、含量,臭氧投加量,废水pH ,水气接触时间,紫外波长,照射强度,气体分布状况,水温等。
本实验希望达到下述目的:①加深对臭氧紫外法处理废水机理的理解;②掌握臭氧紫外法处理废水的最佳条件试验方法。
二、实验内容和原理臭氧氧化能力很强,O 3+2H ++2e →O 2+H 2O 反应体系的标准电极电位E=2.07V 。
臭氧在水中分解产生原子氧和氧气还可以产生一系列自由基,其反应式如下:2222222232322222O O H O H O H HO HO O H O O O O O O O +→→⋅⋅→+→++→特别是在碱性介质中,O 3分解产生自由基的速度很快,其反应式为:------⋅+→⋅+⋅+⋅→⋅++⋅→⋅+⋅+⋅→+H O HO O O HO HO O O O O O O HO OH O 2222323232232 新生成的羟基自由基尤其活泼,氧化能力更强,HO ﹒+H t +e →H 2O ,反应体系的标准电极电位Eo=2.80V 。
臭氧与水中有机物的反应十分复杂,既有臭氧的直接氧化反应,也有新生自由基的氧化反应。
专业: 环境工程 姓名: 王 义 学号: 3071401071 日期: 2010-5-6 地点: 中心北楼513装订线这与反应条件与有机物的性质密切相关,酸性条件下,臭氧分解慢,O 3的直接氧化反应起主要作用;碱性条件下,臭氧分解快,羟基自由基氧化作用加大,随着溶液pH 提高,COD cr 去除率增加,氧化率提高。
另外,温度升高,臭氧分解速度加快,且化学反应速率提高,所以高温有利于有机物氧化。
三、主要仪器设备装置常用实验室仪器;O 3反应器,剩余O 3消除器;加热-回流装置;25mL 酸式滴定管;防暴沸玻璃珠;pHS 型pH 计1台;50ml 烧杯若干;100ml 量筒各8只,20ml 、10ml 移液管各1支。
蒸馏水;硫酸银,化学纯;硫酸,ρ=1.84g/mL ;硫酸银-硫酸试剂;重铬酸钾标准溶液(c=0.25mol/L );硫酸亚铁铵标准滴定溶液(c=0.1006mol/L );试亚铁灵指示剂溶液。
四、操作方法和实验步骤➢ 不同氧化时间的处理效果的实验步骤1、 仔细观察O 3装置的内、外结构及部件;2、 开启泵,将废水打入O 3反应器,调整流量为0.3g/L ,同时测定原废水的pH 、COD cr 值;3、 打开氧气瓶和减压阀,调整臭氧发生器的进气流量为0.1m 3/h ;4、 打开电源开关,设置放电功率为80%,使其产生稳定的臭氧浓度;5、 经氧化反应10min 、20min 、30min 、40min 、50min 后分别取一定的水样,分别测定不同氧化时间后出水的pH 、COD cr 值。
6、 实验完成后,关闭电源开关、臭氧发生器及泵,整理实验。
➢ 水质化学需氧量测定的实验步骤1) 移液管取20.0mL 待测试料于洁净的250ml 锥形瓶中。
2) 于试料中加入10.0mL 重铬酸钾标准溶液和几颗防爆沸玻璃珠,摇匀。
将锥形瓶接到回流装置冷凝管下端,接通冷凝水。
从冷凝管上端缓慢加入30ml 硫酸银—硫酸试剂,以防止低沸点有机物的逸出,混合均匀后开始加热,自溶液开始沸腾起回流1小时。
3) 充分冷却后,用20—30mL 水自冷凝管上端冲洗冷凝管2-3次,取下锥形瓶。
4) 待溶液冷却至室温后,加入3滴试亚铁灵指示剂溶液,用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。
记下硫酸亚铁铵标准滴定溶液的消耗毫升数V 2。
空白试验:按相同步骤以20.0ml 蒸馏水代替试料进行空白试验,记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数V 1。
Fig.1 臭氧降解印染废水研究实验装置五、实验数据记录和处理表1 (NH 4)2Fe(SO 4)2浓度标定及空白试验数据表(NH 4)2Fe(SO4)2浓度标定实验(NH 4)2Fe(SO 4)2用量/ml(NH 4)Fe(SO 4)2浓度25.42 0.098mol/L25.50全程空白实验 24.61 24.6524.90 24.45水质COD 测定:重铬酸钾标准溶液浓度c (1/6 K 2Cr 2O 7)=0.2500mol/L ,标定得(NH 4)2Fe(SO 4)2的浓度C =0.098mol/L ;空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积V1=24.65mL ;试料测定所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积V2;试料的体积V0=20.00mL ,则: 计算公式:表2 直接桃红染料废水COD 测定数据表表3 酸性嫩黄染料废水COD 测定数据表8000)21()/(V V V C L mg COD ⨯-=表4 分散蓝染料废水COD测定数据表图2 废水COD随氧化时间变化曲线氧化时间/minCOD(mg/L)图3 废水COD去除率随氧化时间变化曲线氧化时间/minpH氧化时间/min图4 废水pH随氧化时间变化曲线六、实验结果与分析【废水COD及其去除率随氧化时间变化曲线图分析】从图2、图3不难发现,染料废水的COD均随O3氧化时间的增长而降低,COD去除率则随之逐渐增大;且臭氧对三种染料废水的COD Cr去除率有异,自图3可发现实验中任一氧化时间时三种染料的COD Cr 去除率大小为:直接桃红>分散蓝>酸性嫩黄。
COD Cr的去除主要取决于有机物被氧化的程度,主要原因是染料分子结构的差异。
分子反应活性越强,就越容易降解;分子结构越稳定,就越难降解。
三种染料的分子结构式如图5所示:图5 染料结构图(从左到右分别为直接桃红、分散蓝、酸性嫩黄)蒽醌结构的染料(如分散蓝),一旦羰基被氧化打开后,整个蒽醌结构就被破坏,羰基相邻的两个苯环就比较容易被氧化;单偶氮结构染料(如酸性嫩黄),偶氮基(-N=N-)被氧化打开后,其相邻的苯环及芳香环并没有被破坏,结构相对比较稳定而不容易被氧化;双偶氮结构的染料,有两个偶氮基,更为稳定,被氧化的难度也就更大,所以在芳香环个数相差不大的前提下,COD cr降解效率的大小为:蒽醌结构染料>单偶氮结构染料>双偶氮结构染料。
偏酸性和中性条件下,臭氧的氧化作用以直接氧化为主,其氧化能力较弱,选择性较强,从各染料的分子结构中,不难发现各染料的共轭双键的比重排序为:直接桃红>分散蓝>酸性嫩黄。
虽然分散蓝结构中氨基和羟基都是供电子基团,能够促进染料的降解,但是羟基和氨基都可以和羰基形成分子内氢键,再加上吸电子基团—Br的抑制作用,染料的分子结构十分稳定而相对直接桃红难以降解;酸性嫩黄为单偶氮结构染料,且—Cl等吸电子基团更抑制其氧化降解,故酸性嫩黄COD Cr去除率最低。
最经济反应时间点:根据图2、图3,从经济性的角度来考虑,20min、30min、40min分别是直接桃红、分散蓝和酸性嫩黄的最佳反应时间点,因为所投加的臭氧已得到最充分的利用,在各自的最佳反应时间点以后,虽然COD cr 去除效率依然在不断增加,但其增加的速度已经十分缓慢,而在臭氧的投加量不变的情况下,臭氧的利用率大大地下降,加大了经济成本。
【废水pH值随氧化时间变化曲线图分析】由图4可发现,酸性嫩黄、分散蓝废水经臭氧处理后水中的pH下降,而直接桃红除最初10min氧化处理水样的pH相对原水样大大降低外,之后的处理水样随氧化时间的增长pH稍有上升。
废水经臭氧氧化过程中有机物不断被氧化为小分子有机酸,酸电离产生氢离子,使水中pH下降,特别是分散蓝染料废水,有机物被臭氧氧化分解后,氢溴酸从分子结构中解离出来,经氧化后产生溴酸等强酸性的酸,所以其pH下降最为明显。
而直接桃红的臭氧化过程是:臭氧首先攻击与偶氮键相连的C—N键,使偶氮键以氮气排出,同时分子中苯环和萘环被氧原子取代,开环后被逐步氧化成酚、醇、醛和酰胺等,然后进一步被氧化成有机酸,最后部分有机物被彻底氧化为CO2和H2O,因而在氧化得到的有机酸使水样pH下降后,其继续被氧化得到CO2并逸出使水样pH又小幅度上升。
【实验误差来源分析】本实验的误差主要来源于水质COD测定,实验测得各水质的COD结果有部分小于50mg/L,根据环境监测原理,此部分水质的COD测定本应采用低浓度的重铬酸钾标准溶液(c=0.025mol/L)氧化,加热回流足够时间以后,采用低浓度的硫酸亚铁铵标准溶液回滴;而本次实验中水质COD测定统一用的重铬酸钾标准溶液c=0.25mol/L,浓度偏高,滴定的准确率势必有所下降。
测定的水质COD结果误差(如测得直接桃红50min氧化水样的COD<0等)来源主要有偏小的原因可能是以下几方面:(1)实验中所使用的移液管等各类仪器设备本身带入的移取试料、试剂体积的误差;(2)回流过程加入硫酸的速度没有控制好,致使有少量低沸点有机物溢出(加硫酸时锥形瓶中有少量烟冒出,说明低沸点有机物的损失不可忽略);(3)考虑到试验时间限制,回流加热时间只有1h(本应为2小时),有机物的氧化可能不够充分;(4)滴定终点的判断误差,依赖于实验者观察颜色变化的敏锐度,直接影响硫酸亚铁标准液的浓度标定及水样COD测定结果等;(5)本实验COD测定方法的适用范围是COD为30—700mg/L,实验结果中直接桃红部分水样的COD 小于30 mg/L,此部分数据存在不可忽略的实验误差。
七、讨论、心得本实验的关键是水质COD的测定;为减少操作带入的实验误差,水质COD测定应注意如下事项:1)本实验测量使用原水样,不需过滤;取样时应先放掉一部分染料水样,排除留在取样口处的水样,因为这部分水样时没有被处理的,否则将造成实验误差;2)为保证实验数据的精密度,废水取样、各试剂的加入及滴定等同类操作应尽量由同一人完成;3)本方法的适用范围是COD大于30 mg/L 小于700mg/L,计算结果COD值小于10mg/L时,应表示为“COD<10mg/L”;若测出的值超出700mg/L,水样必须经稀释后再测定;4)滴定实验中,滴定终点的判断非常重要;滴定时要不断旋动锥形瓶,时刻注意瓶中溶液颜色的转变;在酸性重铬酸钾条件下,芳烃及吡啶难以被氧化,其氧化率较低。