有机废水高级氧化技术分析
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污水处理中的高级氧化技术及其应用污水处理一直以来都是环境保护的重要领域之一。
随着工业化的快速发展,环境污染问题日益凸显,传统的污水处理技术已经难以满足庞大的需求。
高级氧化技术作为一种新兴的污水处理技术,因其高效、低成本等优势,逐渐受到人们的重视和应用。
高级氧化技术是一种利用高能化学活性氧自由基来降解有机污染物的一种方法。
它通过氧化剂的投加和激发剂的加入来产生高能氧自由基,使得有机污染物发生脱除和降解的化学反应。
下面将从高级氧化技术的原理和应用领域两方面来探讨这一技术的发展。
一、高级氧化技术的原理高级氧化技术的核心原理就是利用高希尔茨活性氧自由基来对有机污染物进行氧化降解。
高希尔茨活性氧自由基具有较高的氧化能力,能够迅速、高效地将有机物分解成低分子化合物和水。
高级氧化技术主要包括光催化氧化、臭氧氧化和超声波氧化等多种形式。
1. 光催化氧化光催化氧化是指通过将光能转化为化学能来产生高能氧自由基的过程。
这种方法一般利用可见光或紫外光照射携带光催化剂的反应体系,使催化剂吸收光能,激发产生高希尔茨活性氧自由基,从而对有机污染物进行氧化降解。
2. 臭氧氧化臭氧氧化是指利用臭氧气体和有机污染物发生反应来实现氧化降解的过程。
臭氧具有强氧化性,能迅速分解有机物分子,将其转化为无害的物质。
臭氧氧化技术无需外加催化剂,具有操作简单、成本低廉等优点。
3. 超声波氧化超声波氧化是指利用高频超声波在水中产生空化现象,形成空化气泡,并且因空化气泡快速坍塌产生大量能量释放,从而引起水中的化学反应,降解有机污染物。
超声波氧化技术具有能量强、溶液混合效果好的特点,对水中的有机污染物具有有效去除作用。
二、高级氧化技术的应用领域高级氧化技术在污水处理领域具有广泛的应用前景。
以下将针对污水处理过程中的几个重要环节来探讨其应用。
1. 预处理阶段在污水处理过程中,往往存在大量的有机污染物,这些有机污染物会对后续的处理过程产生影响。
高级氧化技术可以应用于预处理阶段,通过对原始废水进行氧化降解,降低有机物浓度,提高后续处理过程的效果。
《高级氧化技术处理难降解有机废水的研究》篇一摘要:本文着重研究了高级氧化技术在处理难降解有机废水中的应用。
首先,概述了难降解有机废水的特点及传统处理方法的局限性。
接着,详细介绍了高级氧化技术的原理、分类及其在难降解有机废水处理中的优势。
最后,通过实验数据和分析,探讨了高级氧化技术在实际应用中的效果,并对其未来发展进行了展望。
一、引言随着工业化的快速发展,难降解有机废水的排放量不断增加,给环境带来了严重的污染问题。
难降解有机废水具有成分复杂、毒性大、生物难降解等特点,传统的处理方法往往难以达到理想的处理效果。
因此,研究高效、环保的难降解有机废水处理方法显得尤为重要。
高级氧化技术作为一种新兴的处理技术,具有高效、环保、无二次污染等优点,成为当前研究的热点。
二、难降解有机废水特点及传统处理方法难降解有机废水是指那些难以通过传统生物处理方法进行降解的有机废水。
这类废水通常具有成分复杂、毒性大、生物难降解等特点。
传统的处理方法包括物理法、化学法和生物法等,但往往存在处理效率低、产生二次污染等问题。
三、高级氧化技术原理及分类高级氧化技术是一种利用强氧化剂(如羟基自由基)来降解有机污染物的技术。
其原理是通过产生高活性的羟基自由基,与有机物发生加成、取代、电子转移等反应,最终将有机物降解为低分子量化合物,甚至矿化为二氧化碳和水。
高级氧化技术主要分为均相催化氧化和非均相催化氧化两大类。
均相催化氧化主要利用Fenton试剂等均相催化剂进行氧化反应;非均相催化氧化则主要利用光催化、电催化等手段进行氧化反应。
此外,还有湿式氧化法、超临界水氧化法等高级氧化技术。
四、高级氧化技术在难降解有机废水处理中的应用及优势高级氧化技术在难降解有机废水处理中具有显著的优势。
首先,高级氧化技术产生的羟基自由基具有极强的氧化能力,能够快速地将有机物降解为低分子量化合物或矿化为二氧化碳和水。
其次,高级氧化技术对pH值和温度的适应性较强,可以在较宽的范围内进行操作。
《高级氧化技术处理难降解有机废水的研究》篇一摘要:随着工业的快速发展,难降解有机废水的处理成为了环境保护的重要课题。
本文系统介绍了高级氧化技术在处理难降解有机废水中的应用,并详细阐述了该技术的原理、特点及实际应用情况。
本文通过实验数据和案例分析,探讨了高级氧化技术的优势与挑战,并对其未来发展进行了展望。
一、引言难降解有机废水是指那些含有复杂有机物、难以被传统生物处理方法降解的废水。
这类废水的处理对环境造成极大压力,也是工业可持续发展面临的挑战之一。
高级氧化技术作为一种新兴的废水处理方法,以其高效的降解能力和对难降解有机物的良好处理效果,成为了研究的热点。
二、高级氧化技术概述高级氧化技术(AOPs)是利用强氧化剂(如羟基自由基等)与废水中的有机物进行反应,从而将大分子有机物分解为小分子有机物或完全矿化为二氧化碳和水的一种技术。
其核心在于产生高活性的羟基自由基,能够无选择性地对有机物进行氧化。
三、高级氧化技术的原理及特点(一)原理高级氧化技术主要依靠羟基自由基的强氧化性来降解有机物。
在适当的反应条件下,羟基自由基能够与废水中的有机物发生加成、取代、电子转移等反应,最终将有机物分解为小分子物质或完全矿化。
(二)特点1. 高效性:高级氧化技术能够在短时间内快速降解有机物。
2. 无选择性:羟基自由基对有机物无选择性,能够处理多种类型的有机废水。
3. 适用范围广:适用于处理难降解有机废水,尤其对含有有毒有害物质的废水处理效果显著。
四、高级氧化技术的应用(一)光催化氧化法光催化氧化法是利用紫外线或可见光激发催化剂产生羟基自由基,从而对有机物进行氧化降解的方法。
该方法具有反应条件温和、能耗低等优点。
(二)湿式氧化法湿式氧化法是在高温(一般为120-350℃)和高压(一般为数MPa)条件下,利用氧气或空气作为氧化剂,将废水中的有机物氧化为二氧化碳和水的方法。
该方法具有处理效率高、反应速度快等优点。
(三)电化学氧化法电化学氧化法是通过电解过程在阳极产生羟基自由基来降解有机物的方法。
《高级氧化技术在废水处理中的应用进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展,废水排放量不断增加,给环境带来了巨大的压力。
废水处理技术的研究与开发显得尤为重要。
高级氧化技术(AOPs)作为一种高效、环保的废水处理方法,近年来受到了广泛关注。
本文将就高级氧化技术在废水处理中的应用进展进行详细阐述。
二、高级氧化技术的概述高级氧化技术是指利用强氧化剂(如羟基自由基等)产生的强氧化性,将废水中的有机污染物快速、高效地矿化成无害物质的技术。
该技术具有反应速度快、处理效率高、无二次污染等优点。
三、高级氧化技术在废水处理中的应用1. 光催化氧化技术光催化氧化技术是利用光激发催化剂产生电子和空穴,通过空穴与水或水中的氧发生反应,产生强氧化性的羟基自由基等中间体,从而达到降解有机物的目的。
近年来,该技术在废水中有机污染物的去除方面取得了显著的成果。
2. 湿式氧化技术湿式氧化技术是在高温高压条件下,利用强氧化剂(如氧气、过氧化氢等)与废水中的有机物进行反应,将有机物迅速转化为二氧化碳和水等无害物质。
该技术适用于处理高浓度、难降解的有机废水。
3. 电化学氧化技术电化学氧化技术是通过电化学反应产生强氧化剂,如羟基自由基等,对废水中的有机物进行降解。
该技术具有操作简便、设备紧凑等优点,适用于处理含有重金属离子和有机污染物的废水。
四、高级氧化技术的进展与挑战随着研究的深入,高级氧化技术在废水处理中的应用不断拓展。
近年来,研究者们针对不同类型废水的特点,开发了多种新型的高级氧化技术。
例如,结合光催化与电化学的复合技术,以及利用超声波、微波等物理手段辅助的高级氧化技术等。
这些技术的出现为废水处理提供了更多的选择。
然而,高级氧化技术在应用过程中仍面临一些挑战。
例如,催化剂的活性和稳定性问题、反应条件的优化以及处理成本的控制等。
此外,对于某些特定类型的废水,如何提高处理效率、降低能耗和减少二次污染等问题也是亟待解决的难题。
五、未来展望未来,随着环保要求的不断提高和科技的进步,高级氧化技术在废水处理中的应用将更加广泛。
《高级氧化法处理难降解有机废水的研究》篇一摘要:本文系统研究了高级氧化法在处理难降解有机废水中的应用。
通过分析不同高级氧化技术的原理、特点及处理效果,探讨了其在工业废水处理中的潜在优势与挑战。
本文旨在为相关领域的研究者与实践者提供理论支持和实践指导。
一、引言随着工业的快速发展,难降解有机废水的处理成为了环境保护领域的重点与难点。
这些废水通常含有有毒有害物质,直接排放将严重污染水体环境。
传统的处理方法往往难以完全降解这些有机物,而高级氧化法则是一种新兴的处理技术,能够有效地解决这一问题。
二、高级氧化法概述高级氧化法是指利用物理、化学或生物方法产生具有强氧化能力的物质(如羟基自由基等),使有机物在短时间内迅速氧化分解为低分子量化合物或完全矿化为二氧化碳和水的方法。
其特点包括反应速度快、处理效率高、无二次污染等。
三、常见的高级氧化法及其原理1. 湿式氧化法:在高温高压条件下,利用氧气或空气作为氧化剂,将有机物直接氧化为二氧化碳和水。
2. 光催化氧化法:利用光催化剂(如二氧化钛)在光照条件下产生羟基自由基等强氧化剂,进而将有机物氧化分解。
3. 电化学氧化法:通过电解水产生强氧化性的活性氯等物质,将有机物进行电化学氧化。
4. 声波空化法:利用声波产生的空化效应,使水分子在瞬间产生高温高压环境,从而引发有机物的热解和氧化。
四、高级氧化法处理难降解有机废水的实验研究本部分详细描述了采用高级氧化法处理难降解有机废水的实验过程及结果分析。
通过对不同工艺参数(如温度、pH值、反应时间等)的调整,研究各工艺条件对处理效果的影响。
同时,采用现代分析手段(如紫外-可见光谱、高效液相色谱等)对处理前后的水质进行对比分析,验证了高级氧化法的有效性。
五、处理效果与评价实验结果表明,高级氧化法在处理难降解有机废水方面具有显著优势。
其处理效果受多种因素影响,如废水的初始浓度、pH 值、温度等。
通过优化工艺参数,可以显著提高处理效率,降低处理成本。
高浓度有机废水处理中的氧化技术应用与改进高浓度有机废水是当前工业生产中普遍存在的一种难以处理的环境污染问题。
传统的废水处理方法已经无法满足对高浓度有机废水的处理要求,因此,研究与改进氧化技术在高浓度有机废水处理中的应用显得尤为重要。
本文将介绍几种常见的氧化技术,并讨论它们的应用和改进。
一、臭氧氧化技术臭氧氧化技术是一种常用的高浓度有机废水处理方法。
臭氧具有很强的氧化能力,能够将有机废水中的有机物氧化为二氧化碳和水。
此外,臭氧氧化还具有杀菌消毒的作用,能有效地降低废水中的微生物污染。
近年来,臭氧氧化技术在工业废水处理中得到了广泛的应用和研究。
改进方面,研究者们一方面注重提高臭氧发生器的效率和稳定性,另一方面通过引入高级氧化剂如过硫酸盐来增强废水处理效果。
二、高级氧化技术高级氧化技术是指在氧化过程中产生一种或多种具有较强氧化能力的活性氧自由基,如羟基自由基、超氧自由基等。
常见的高级氧化技术包括高级氧化过程(AOPs)和光催化氧化。
AOPs包括臭氧氧化、过硫酸盐氧化、Fenton氧化等,这些技术在高浓度有机废水处理中已经得到了广泛的应用。
光催化氧化是指利用光催化剂吸收光能并产生活性氧自由基的氧化过程,光催化剂通常为二氧化钛。
通过改进催化剂的光吸收性能和氧化活性,可以进一步提高光催化氧化技术在高浓度有机废水处理中的效果。
三、微生物氧化技术微生物氧化技术是指利用微生物对有机废水进行降解的一种处理方法。
通过合理选用、培养和维护适宜的微生物群落,可以实现废水中有机物的高效降解。
目前,微生物氧化技术已经成为高浓度有机废水处理的主流技术之一。
改进方面,研究者们致力于提高微生物的降解能力,增强其对高浓度有机废水的适应性。
同时,开展对微生物菌种的筛选与改良工作,以提高微生物群落的降解效率和稳定性。
四、电化学氧化技术电化学氧化技术是指利用电化学过程中产生的氧化剂对有机废水进行氧化分解的方法。
电化学氧化技术具有操作简便、无需添加外部氧化剂、不产生二次污染等优点,因此在高浓度有机废水处理中具有广阔的应用前景。
试论高级氧化技术在废水处理中的应用【摘要】高级氧化技术作为废水处理领域的一种先进技术,具有独特的优势和应用前景。
本文首先介绍了高级氧化技术的发展背景,分析了废水处理的重要性,并指出本文研究的目的。
接着详细解释了高级氧化技术的原理及分类,列举了在废水处理中的应用案例,并探讨了其优势和局限性。
未来发展方向方面,本文提出了一些建议,同时对其经济效益进行了分析。
结论部分总结了高级氧化技术在废水处理中的应用前景,并对未来研究方向提出了建议。
通过对高级氧化技术在废水处理中的应用的综合探讨,可以更好地认识和应用这一技术,促进废水处理行业的发展。
【关键词】高级氧化技术、废水处理、应用案例、优势、局限性、发展方向、经济效益、应用前景、总结、展望、研究方向、建议。
1. 引言1.1 高级氧化技术的发展背景随着工业化和城市化进程的加快,废水排放问题日益严重,对环境造成了严重污染。
传统的废水处理技术在处理高浓度、难降解有机废水时存在效率低、处理周期长、化学物质残留等问题。
为了解决这些问题,高级氧化技术开始被研究和应用。
高级氧化技术是一种利用活性氧体系氧化有机物的新型废水处理技术,其主要包括臭氧氧化、紫外光氧化、高温氧化等方法。
这些方法在氧化速率、效率和选择性上具有独特优势,能够将有害的有机物转化为无害的物质,实现废水的净化和资源化利用。
随着高级氧化技术的不断发展和完善,应用领域也逐渐扩大,包括工业废水处理、生活废水处理、水体污染修复等方面。
高级氧化技术的应用,为废水处理提供了新的思路和解决方案,有望在未来成为废水处理的主流技术之一。
.1.2 废水处理的重要性废水处理是环境保护和生态建设中至关重要的一环。
随着工业化和城市化进程的加快,废水排放量的增加对水资源和生态环境造成了严重的污染和破坏。
废水中含有各种有害物质,如重金属、有机物、氮氧化物等,如果不经过处理直接排放到水体中,会导致水质恶化,危害水生态系统的平衡,影响水资源的可持续利用。
《高级氧化技术在废水处理中的应用进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展,废水排放量大幅增加,水污染问题日益严峻。
作为环境保护领域的重要组成部分,废水处理技术的创新和优化至关重要。
高级氧化技术以其卓越的效率、灵活的应用性和环保性成为近年来研究的热点。
本文旨在探讨高级氧化技术在废水处理中的应用进展。
二、高级氧化技术的概述高级氧化技术(AOPs)是一种利用强氧化剂产生羟基自由基(·OH)来处理有机废水的技术。
·OH具有极高的反应活性,可与废水中的有机物发生快速反应,生成二氧化碳和水等无害物质,从而达到去除有机污染物的目的。
三、高级氧化技术的种类及其特点1. 湿式氧化法:通过氧气或空气作为氧化剂,在高温高压条件下与废水中的有机物进行反应。
其优点是处理效率高,但需要较高的能源消耗。
2. 臭氧氧化法:利用臭氧的强氧化性来处理废水中的有机物。
此方法操作简单,但处理效果受臭氧浓度和反应时间的影响。
3. 光催化氧化法:利用光催化剂(如TiO2)在光照条件下产生·OH来处理废水。
此方法环保、节能,具有广泛的应用前景。
四、高级氧化技术在废水处理中的应用进展1. 在工业废水处理中的应用:高级氧化技术被广泛应用于石油化工、印染、制药等行业的工业废水处理。
例如,利用湿式氧化法处理石油化工废水中的有毒有害物质;利用光催化氧化法降解印染废水中的难降解有机物等。
2. 在城市污水处理中的应用:高级氧化技术可用于提高城市污水的处理效果和处理后水的再利用价值。
如通过臭氧氧化法对污水处理厂的出水进行深度处理,降低生物毒性和臭味等。
3. 高级氧化技术的联合应用:随着研究的深入,学者们发现将多种高级氧化技术进行联合应用可达到更好的处理效果。
例如,结合光催化氧化法和臭氧氧化法形成的光电-臭氧催化系统可进一步提高废水处理的效率和质量。
五、存在的问题及展望尽管高级氧化技术在废水处理中取得了显著的进展,但仍存在一些问题。
高级氧化技术处理难降解有机废水的应用高级氧化技术是一种通过产生高活性氧自由基来降解有机废水的方法。
在这个过程中,氧气或氧化剂与废水中的有机物接触,产生活性氧自由基(如羟基自由基、超氧阴离子等),并通过氧化反应将有机物降解为水和二氧化碳等无害物质。
高级氧化技术具有高效、环保、无二次污染等优点,因此被广泛应用于处理难降解有机废水。
高级氧化技术包括光催化氧化、臭氧氧化、超声波氧化、电化学氧化等。
光催化氧化技术是利用光催化剂吸收光能,产生活性氧自由基,从而降解有机废水。
常用的光催化剂有二氧化钛、氧化锌等。
臭氧氧化技术是将臭氧氧化剂加入废水中,利用臭氧分解有机物,同时产生羟基自由基进行氧化反应。
超声波氧化技术是利用超声波的高频振动产生强大的剪切力和局部高温,使废水中的有机物分子断裂,从而加速氧化反应的进行。
电化学氧化技术则是通过电解将废水中的有机物氧化为无害物质。
高级氧化技术在处理难降解有机废水方面具有广泛的应用。
它可以用于处理含有苯、甲醛、染料、农药等难降解有机物的废水。
在印染、制药、化工等行业中,废水中含有大量的有机物,传统的生化处理方法往往无法彻底降解这些难降解有机物,而高级氧化技术则可以有效地将这些有机物氧化为无害物质。
高级氧化技术还可以用于处理含有重金属的废水,通过将有机废水中的有机物氧化为无害物质,从而达到去除重金属的目的。
高级氧化技术是一种高效、环保的处理难降解有机废水的方法。
它可以应用于各个行业的废水处理,能够有效地将有机废水中的难降解有机物氧化为无害物质,达到净化水环境的目的。
随着技术的不断发展和改进,相信高级氧化技术将会在废水处理领域发挥更加重要的作用。
有机废水高级氧化技术分析印染行业是对水环境污染严重的产业之一。
染料废水的水量大,色度深,有机污染物含量高,且难以生物降解,因此,急需开发新型高效的废水处理技术。
近年来,基于硫酸根自由基(SO4·- ,E^0= 2. 5-3. 1 V )的高级氧化技术在有机废水处理领域得到了广泛的关注。
SO4·- 可通过活化过硫酸盐的方式来产生。
过硫酸盐包括过一硫酸氢盐( peroxymonosulfate, PMS,其分子式为HSO5-)和过二硫酸盐( persulfate , PS,其分子式为S2O8^2-),室温下为固态,易于储存和运输,水溶(性好、价格相对较低。
目前,过二硫酸钾平均市价为7 500元 / t,过一硫酸氢钾的平均市价为16 000元 / t,就价格而言,PS较具优势,具有广阔的应用前景。
PMS和PS在常温下较稳定,单独使用对有机物去除效果不明显,但在碱性、光、热、过渡金属以及某些有机物的存在等条件下,可被活化分解产生具有强氧化性的硫酸根自由基SO4·- ,可降解大多数有机污染物。
目前,对于过硫酸盐的活化方式中,热活化需要提供大量能量,不满足经济性的要求;过渡金属在常温常压下即可活化过硫酸盐,应用较多的Co2+具有环境毒性,进入人体会严重危害健康,Fe2+催化时,受pH影响大,氧化剂利用率低且产生较多污泥。
铜是过渡金属中的常见元索,被广泛应用于催化剂的制备。
然而,SO4·- 作为非选择性的强氧化性活性物质,在氧化降解水体中的有机物的同时,还可与水体中的无机组分反应,给其在实际水/废水处理中的应用带来严重的负面影响。
如ANIPSITAKIS等的研究表明在氯离子存在下,2,4一二氯酚在SO4·- 的氧化体系中会被转化为高度氯化、抗氧化性强、毒性高的氯代副产物四氯甲烷;WANC等发现在溴离子的存在下,SO4·- 可氧化溴离子生成活性溴自由基,进而与水体中天然有机物反应生成溴代有机物和溴代消毒副产物;FANG等研究发现溴离子在产生SO4·- 的UV/PDS ( peroxydisulfate,同PS,特指过二硫酸盐)体系中可通过一系列反应生成潜在致癌物BrO3 -。
ZHANC等采用CuO活化PDS降解2,4一二氯苯酚(2,4-DCP),研究发现,CuO/PDS体系中并不产生SO4·- ,在空床接触时间0. 55 min的连续流反应中,PDS/2 ,4-DCP的摩尔比分别为1和4时,可以去除超过90%的2,4-DCP和90%的吸附性有机氯。
ZHANC等研究表明,在水(包含地下水或工业废水)中普遍存在Cl-等卤素离子条件下,通过CuO部分活化PDS的氧化体系在降解2,4-DCP时比同等条件下基于SO4·- 的氧化体系表现出更高的降解效率,且该体系由于不产生SO4·- ,则避免了高度氯化的氯代副产物的生成。
本研究采用CuO活化PMS与PS,以孔雀石绿(MC)和罗丹明B(RhB)为目标污染物,通过单因素控制实验探究各反应因素对降解效果的影响,并分析比较CuO/PMS体系和CuO/PS体系氧化降解染料废水的效果和差异。
1 实验部分1. 1试剂实验中所用试剂均为分析纯及以上级别,实验中所用试剂包括过二硫酸钾(分析纯,广州市金华大化学试剂有限公司),过一硫酸氢钾(分析纯,商品名Oxone , Sigma-Aldrich ),孔雀石绿(分析纯,SigmaAldrich) ,罗丹明B(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),氯化钠(优级纯,天津市福晨化学试剂厂)。
氧化铜通过将Cu(N03)2 · 3H20(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)在450℃下锻烧2h制得。
采用0. 1mol / L H2SO4和0. 1 mol / L NaOH 调节溶液pH值;所有溶液均用去离子水配置。
1. 2实验方法分别配制浓度为1 mmol / L的MC与RhB储备液、浓度为10 mmol / L的PS与PMS溶液,均放于冰箱(4. 0 ℃)中避光保存。
实验在室温条件下及250 mL烧杯内进行,根据实验条件,配制200 mL不同PMS/PS浓度、CuO投加量和pH的MC和RhB反应溶液,测定初始吸光度与pH,置于磁力搅拌仪(IKA CMAJ MS4)上启动反应并开始计时,每隔10 min取水样经0. 45 μm微孔膜过滤后快速测定其吸光度,反应时间为60 min。
本研究中所采用的实验数据均为3次平行实验的平均结果。
1. 3分析方法CuO的BET比表面积及孔径由JW-BK112型比表面及孔径分析仪(北京精微高博科学技术有限公司)测得,分别为0.231 m2 / g和24. 8 nm。
平均粒径由Malvern-2000激光粒度仪(英国马尔文仪器有限公司)测得,测量结果为29 nm,表明所制CuO属于纳米级别催化剂。
CuO的PHpzc由酸一碱滴定法测定(PHpzc = 9. 1)。
实验中采用PHSJ-4A型pH计(上海盛磁仪器有限公司)测定溶液pH,采用紫外一可见分光光度计(瑞利UV-1801,北京北分瑞利分析仪器公司)分别在λ = 616 nm和λ = 554 nm处测定MC和RhB的吸光度,通过标准曲线换算为浓度值。
实验采用C/Co ( Co为初始浓度,C为规定取样时间测得浓度)表征氧化体系对染料废水的降解能力。
2结果与讨论2. 1氧化剂浓度对CuO/PMS和CuO/PS体系降解MG的影响及反应过程的pH变化考察溶液初始pH值为7,CuO投加量为200 mg / L ,不同氧化剂浓度时,10 μmol / L MG在CuO/PMS和CuO/PS体系内的降解效果,结果如图1和图2所示。
研究表明单独使用PMS 或PS对MG的氧化能力不强,且CuO对MG吸附降解能力非常有限(数据未显示)。
由图1(a)和图2(a)可见,在2个体系中,MG的降解率均随氧化剂浓度的增加而提高,当PMS浓度为250 μmol / L时,60 min内MG的降解率可达86. 73 %。
随着PMS浓度的加大,CuO/PMS 体系中有更充足的HSO5-被活化产生SO4·-降解染料。
在不产生SO4·-的CuO/PS体系中,MG的去除率随PS浓度的升高而提高。
根据ZHANC等的研究,可以对CuO/PS体系降解MG的反应机理做如下推测:在非均相CuO/PS反应体系中,反应主要发生在体系的固相与液相交界面,PS在CuO颗粒表面被活化,带正电荷的CuO与PS阴离子之间的外层反应使PS的电子发生微小重排,这种微弱的作用增强了PS对MG的反应活性,当遇到溶液中的MG时,MG作为电子供体与CuO颗粒表面被活化的PS反应,MG被氧化分解。
比较2个体系的最终降解率,可以发现CuO/PMS体系的氧化能力要稍微强于CuO/PS体系。
由pH的变化过程图可以看出,加入PMS后,溶液的pH迅速下降,且PMS浓度越高,pH 的下降幅度越大。
究其原因,PMS(由Oxone配制得到,其化学式为2KHSO5·KHSO4·K2SO4)的水溶液显酸性(见式(1)),反应体系中加入PMS会导致溶液pH降低,但随着反应的进行PMS不断被分解,溶液pH逐渐回升(见式(2))。
PMS浓度的增加导致反应溶液的酸性增加,在一定程度上可以促进CuO析出金属离子活化分解PMS产生SO4·-,使CuO/PMS体系的氧化能力增加。
对于CuO/PS体系,随着PS浓度的增大,pH并无明显变化,且在整个反应过程中基本与溶液的初始pH值保持一致。
2. 2 CuO投加量对CuO/PMS和CuO/PS体系降解MG的影响溶液初始pH值为7,氧化剂投加量为200 μmol / L时,CuO投加量对CuO/PMS和CuO/PS 体系降解10 μmol / L MG的影响如图3所示。
在CuO/PMS体系中,随着CuO的增加,MG 的降解率逐渐提高,CuO投加量增加,可以提供更多电子活化PMS产生SO4·- ,进而氧化分解MG,但当CuO的投加量大于40mg即200 mg / L以后,MG降解率提高的幅度有限,猜测可能受到溶液中PMS浓度的限制。
而在CuO/PS体系中,MG的降解率随CuO投加量的增加呈现先提高后降低的趋势,在MG初始浓度为10 μmol / L,PS浓度为200 μmol / L的条件下,投加40 mg CuO可得到最高降解率。
过多的CuO进入体系,抑制了表面被活化的PS 与染料分子的接触机会,虽然被活化的PS数目有可能增多,但因为得不到MG提供的电子而不能与之发生氧化分解反应,从而导致MG降解率的降低。
2. 3 pH对CuO/PMS和CuO/PS体系降解MG的影响据文献的研究结果,在水溶液中,MG可以和活性氢氧根离子结合,生成无色醇碱,所以本研究只探究在酸性及中性条件下pH对MG降解效果的影响。
当CuO投加量为200 mg / L ,氧化剂投加量为200 μmol / L时,pH对2个体系降解10 mg / L MG的影响如图4所示。
由图4可见,对于CuO/PMS体系,在pH=3.0 -7.0范围内,MG的降解率大致相同,保持在80%左右。
PMS的水溶液显酸性,加入反应溶液中,3组实验整个反应过程的pH均保持在3 -5之间,相差不大,所以最终降解效果没有很大差异。
对于CuO/PS体系,随着pH的升高,MG的降解率逐渐提高,当溶液初始pH从3. 0提高至7. 0时,MG的降解率由66%提高到76. 73 %,实验结果表明CuO/PS氧化体系在中性、弱酸性条件下的氧化能力要优于在酸性条件下的氧化能力。
对比来看,CuO/PMS体系的降解效果要好于CuO/PS体系的降解效果。
2. 4 C1-对CuO/PMS和CuO/PS体系降解MG的影响Cl-是生活用水及工业废水中的常见阴离子,研究表明,Cl-可作为自由基淬灭剂与SO4·-反应产生Cl· ,C1·可以迅速结合水中的Cl-生成Cl2· - (E0 =2.0 V),其氧化还原势能比SO4·-的要低。
一般认为,Cl-的存在会消耗SO4·-,但Cl-对污染物降解效果的影响具体要看目标污染物的种类和离子浓度的大小。
单良通过实验发现,Cl-可以活化PMS 产生活性物质降解AO7和RhB。
邓靖等提出,Cl-对Co2+ /PMS体系降解酸性橙II有双重作用,低浓度的Cl-会抑制酸性橙II的降解,而高浓度的Cl-会明显加快降解速率。
图5为溶液初始pH值为7,CuO投加量为200mg / L,氧化剂投加量为200 μmol / L 时,不同浓度Cl-对2个体系降解10 μmol / L MG的影响。