臭氧氧化脱色实验
19种偶氮染料臭氧氧化反应速率研究

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嘉 兴 学 院学 报 Jun lfJaigU i rt ora xn nv sy o i e/i is 1 8 —67 . 01 0 0 0. 9 9 .s n. 00 81 2 0. 6. 09
偶氮 染料 是 印染 中使 用 量最 大 的一 类染 料 ,在 印染废 水 中的浓 度较 高. 由于该 类染料 是含有 复杂 基 团 的芳 香类 化合 物 ,难 以被生物 降解 脱色 ,一 直是 印染 废水 处理 的难 点之一 . ¨ 臭 氧作 为一种 氧化 剂 ,它能 氧化水 中诸 多有 机物 和无 机物 ,且 与水 中 的有 机物 作用不 产生致 癌 的 氯 仿. 0 分子 反应 选择 性强 ,能 与含 双键 的染料 直接 发生 加成 反应 ,使染 开环脱 色 ,并 提高 废水 的可生化 性 . 此外 ,0 在紫 外线 ( V) 作用 下 ,转 化 为 ・ H 自由基 等 强 氧 化 性 物 质 ,以 氧化 有 , U O 机 物 ,增 强 氧化效 率 . -] i. . 6Ln S H研 究表 明 ,对 含 低浓 度 染 料 的印染 废 水 ,臭 氧 化 可 以有 效 地 去除 水 中的色 度 和浑浊 度 ,而对含 中等 和 高浓 度 染 料 的 印染废 水 ,应用 臭 氧 化及 P C絮凝 处 理 ,则 可 以 A 强 化臭 氧处理 效果 . 卜m 本文 从臭 氧氧 化偶 氮染料 的反 应 速率 着手 ,寻求 建立 其 氧化 反应 速率 方 程及 相关 参数 ,为偶氮 染料废 水处 理提 供依 据 .
i h a g f 1 —8 . n t e r n e o 5 0s K e r s:a o g o p;o o to y wo d z ru z nain;r a to i e is;a pae tr a to ae c nsa t h l l e p ro e cin k n tc p r n e ci n r t o tn ; af— i e d f i
臭氧高级氧化技术预处理染料废水的试验研究

臭氧高级氧化技术预处理染料废水的试验研究代莎莎;王西云【摘要】研究单独臭氧氧化和过氧化氢/臭氧联合作用对去除难降解染料废水CODcr、色度,提高可生化性的效果,并考察不同pH值、不同初始污染物浓度、H2O2投加量等对染料废水活性艳红X-3B处理效果的影响.实验结果表明:臭氧氧化对CODcr去除率达到50.00%,对色度的去除率接近100%,B/C由原水的0.0 507上升到0.2 768;废水在pH值为11时处理效果最好;而过氧化氢/臭氧联合作用的最佳摩尔比为0.6.【期刊名称】《能源环境保护》【年(卷),期】2011(025)002【总页数】4页(P25-28)【关键词】臭氧氧化;染料废水;活性艳红X-3B;过氧化氢【作者】代莎莎;王西云【作者单位】日照职业技术学院建筑工程学院,山东日照276826;日照职业技术学院建筑工程学院,山东日照276826【正文语种】中文【中图分类】X703染料废水通常具有有机污染物含量高、色度深、可生化性差等特点,且排放量大,用传统的物化法和生物处理很难使出水达标,特别是亲水性染料及印染废水,如活性红等。
废水中染料含量较低的情况下,色度即可达到几千或几万,特别是近几年活性红的大量使用,给废水增加了处理难度,成为染料废水处理的一大难题。
臭氧氧化法作为生物处理前的预处理手段之一,在工业废水中的应用有一定的历史。
臭氧具有氧化能力强、反应速度快、不产生污泥、无二次污染等优点[1],它通过活泼的羟基自由基·OH与有机物反应,使难降解有机物分解,生成分子量小、易生化降解的小分子有机酸、醛等,达到降解有机物、去除色度和提高废水生化性的目的,易于后续生物处理。
本实验采用臭氧氧化技术预处理染料废水活性艳红X-3B,并联合使用H2O2以提高臭氧的氧化效率[2],取得了良好的效果。
活性艳红X-3B外观为枣红色粉末,在浓H2SO4中呈深红色,稀释后无变化;在浓HNO3中呈大红色,稀释后也无变化;水溶液呈蓝光红色,加1mol/L NaOH转橙红色。
臭氧氧化工艺

用臭氧作氧化剂对废水进行净化和消毒处理的方法。
臭氧具有很强的氧化能力,因此在环境保护和化工等方面被广泛应用。
用臭氧氧化处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。
主要的工艺设施由臭氧发生器和气水接触设备组成。
臭氧氧化法主要用于水的消毒、去除水中酚、氰等污染物质,水的脱色、除去水中铁、锰等金属离子,除异味和臭味。
简史1783年M.范马伦发现臭氧;1886年法国的M.梅里唐发现臭氧有杀菌性能;1891年德国的西门子和哈尔斯克用放电原理制成臭氧发生装置;1908年在法国尼斯分别建造了用臭氧消毒自来水的试验装置。
50年代臭氧氧化法开始用于城市污水和工业废水处理;70年代臭氧氧化法和活性炭等处理技术相结合,成为污水高级处理和饮用水除去化学污染物的主要手段之一。
工艺设施用臭氧氧化法处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。
臭氧是一种不稳定、易分解的强氧化剂,因此要现场制造。
臭氧氧化法水处理的工艺设施主要由臭氧发生器和气水接触设备组成。
大规模生产臭氧的唯一方法是无声放电法。
制造臭氧的原料气是空气或氧气。
原料气必须经过除油、除湿、除尘等净化处理,否则会影响臭氧产率和设备的正常使用。
用空气制成臭氧的浓度一般为10~20毫克/升;用氧气制成臭氧的浓度为20~40毫克/升。
这种含有1~4%(重量比)臭氧的空气或氧气就是水处理时所使用的臭氧化气。
臭氧发生器所产生的臭氧,通过气水接触设备扩散于待处理水中,通常是采用微孔扩散器、鼓泡塔或喷射器、涡轮混合器等。
臭氧的利用率要力求达到90%以上,剩余臭氧随尾气外排,为避免污染空气,尾气可用活性炭或霍加拉特剂催化分解,也可用催化燃烧法使臭氧分解。
优缺点:臭氧氧化法的主要优点是反应迅速,流程简单,没有二次污染问题。
但目前生产臭氧的电耗仍然较高,每公斤臭氧约耗电20~35度,需要继续改进生产,降低电耗。
同时需要加强对气水接触方式和接触设备的研究,提高臭氧的利用率。
用途臭氧氧化法主要用于:①水的消毒:臭氧是一种广谱速效杀菌剂,对各种致病菌及抵抗力较强的芽孢、病毒等都有比氯更好的杀灭效果。
光催化臭氧氧化法

光催化臭氧氧化法(臭氧紫外线法)此法是在投加臭氧的同时辅以紫外光照射,其效率大大高于单一紫外法和单一臭氧法。
这一方法不是利用臭氧直接与有机物反应,而是利用臭氧在紫外线的照射下分解的活泼的次生氧化剂来氧化有机物。
03/UV工艺机理的解释有目前有两种:Okabe认为,当03被紫外光照射时,首先产生游离氧自由基((O),然后,.O 与水反应产生.-OH.03一=hv(310nm)一 ,O。
十OZO,+H2口-> 20H,而Glaze等人则认为,031UV过程首先产生H202,然后H202在紫外光的照射下分解生成〃OH.1目前这一工艺真实可靠的机理还有待进一步深入研究。
Prengle等人在实验中首先发现了03/UV系统可显著地加快有机物的降解速率。
之后Glaze等人提出了03与UV之间的协同作用机理。
臭氧在紫外光辐射下会分解产生活泼的轻基自由基,再由轻基自由基氧化有机物。
因而它能氧化臭氧难以降解的有机物,如乙醛酸、丙二酸、乙酸等。
其中紫外线起着促进污染物的分解,加快臭氧氧化的速度,缩短反应的时间的作用。
此外,紫外线的辐射还能使有机物的键发生断裂而直接分解。
研究证明03/UV比单独臭氧处理更有效,只有在酸性时,臭氧才是主要的氧化剂,中性及碱性时氧化是按自由基反应模式进行的,在03/UV , 03情形下,酚及TOC的去除率随pH值升高而升高,在一定的pH时,三种方法的处理效果为q/UV>03>UV o施银桃等以300 W高压汞灯为光源,研究了紫外光联合臭氧化、单纯臭氧氧化及单纯紫外光照处理400 mg/L 的活性艳红K-2BP废水的可行性。
结果表明:光催化臭氧化可加速有机物的矿化。
在同样时间条件下,三者氧化能力由大至小为:UV/O3>单独O3>单独UV。
光催化臭氧化染料过程中,TOC随反应时间的增大而逐渐减小,表明反应过程中有部分有机物逐渐矿化为无机物。
TOC虽降低了,但最终TOC去除率仍大大低于脱色率,它表明反应只是把染料氧化为小分子有机物,并未完全矿化为CO2和水。
臭氧-过氧化氢高级氧化法处理染色废水

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。
臭氧催化氧化处理苯胺、硝基苯生产废水实验研究

臭氧催化氧化处理苯胺、硝基苯生产废水实验研究陈怡,颜玮(中国石油兰州石化公司,甘肃兰州730060)摘要:苯胺、硝基苯生产废水浓度高,生物毒性强.处理难度大,开展了采用臭氧催化氧化技术处理苯胺、硝基苯废水的实验研究,主要讨论了臭氧投加量、氧化时间等参数对处理效果的影响。
实验结果表明:在臭氧投加量为500m g几,氧化时间为7.5h的优化条件下,废水C O D、硝基苯、苯胺去除率分别高达94.7%、96.2%、95.1%和96.9%,出水水质满足污水综合排放一级标准(G B8978—1996)。
经估算.吨水处理成本约为6.38元。
关键词:苯胺硝基苯臭氧催化氧化脱色苯胺、硝基苯废水为难降解工业废水,其特征是颜色深,含盐量高,污染物浓度高。
废水中的苯胺和硝基苯都具有“三致”作用,有很强的生物毒性、蓄积性和长期残留性,因此被美国EPA和中国环保部列入“环境优先污染物黑名单”,在工业排水中要求严格控制¨‘2】。
我国污水综合排放标准(G B8978—1996)将苯胺、硝基苯的最高允许一级排放浓度分别控制在1.o m g/L和2.o m g/L以下。
硝基苯废水的处理方法主要有物理法,如萃取、吸附等‘3。
1;生物法p61和化学法卜81。
其中,物理法工艺操作简便,但影响处理效果因素复杂,占地面积大且运行成本高,常用作预处理使用;生化处理虽然处理费用低、安全可靠,但由于苯胺、硝基苯毒性大,处理效果不甚理想,需要采用强化生化工艺或者利用特定的微生物方可提高处理效率;而芬顿等化学法虽然可以达到较好的处理效果,但费用过高,且操作复杂并产生大量的次生废弃物(废渣等),超声氧化法、超临界水氧化法、脉冲等离项目pH值指标3.0C O D/(m g L790子放电法、光催化氧化法等新近发展起来的处理方’法【2’卅研究尚不成熟,距离实际工程应用仍有较大距离。
近年随着臭氧技术的不断成熟而开发出的臭氧催化氧化技术,因高效低耗、管理操作简便而备受重视。
臭氧—过氧化氢高级氧化法处理染色废水
臭氧—过氧化氢高级氧化法处理染色废水【摘要】目前印染废水处理技术中,混凝法、吸附法、膜分离法、光催化氧化法都存在各自的缺点,运行难度较大。
本文采用臭氧-过氧化氢-羟基氧化铁高级氧化法使染色废水脱色,取得了较好的结果。
【关键词】臭氧;过氧化氢;羟基氧化铁;脱色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,O3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链的终止反应为:1.2 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]:2 实验流程2.1 实验条件及结果采用活性艳红染料(K-2BP)配制成溶液(0.1g/L)模拟污水,分别用聚合硫酸铁、三氧化二铁、硫酸亚铁、过氧化氢与臭氧搭配,按照表1实验流程进行实验,对比处理前后CODcr去除率(表1)、脱色效果(图1)、可见光谱图(图2):2.2 起始pH值及亚铁离子对脱色效果的影响由实验结果可以看出:在本实验中,起始条件为近中性时催化氧化脱色效果最好,为酸性时氧化脱色时间加长,而开始时pH值为碱性时,1h都不能脱色;此外,加入亚铁离子对氧化脱色有明显的促进作用,是因为亚铁离子又与过氧化氢形成FENTON试剂,提高了氧化效果。
颜料废水的脱色工艺实验研究
颜料废水通常含有高浓度有机染料,直接排放会造成环境污染,因此需要进行脱色处理。
以下是颜料废水的脱色工艺实验研究步骤:
前处理:对废水进行初步处理,去除固体颗粒和沉淀物等,以便于后续处理。
活性炭吸附:将废水通过活性炭吸附塔,让废水中的颜料分子吸附在活性炭表面,从而使颜料得以去除。
氧化:利用氧化剂,如过氧化氢、高锰酸钾等,对废水中的有机物进行氧化,将有机染料降解为无色或淡色物质。
氯气氧化:将废水中加入氯气,通过氧化反应使有机染料分子降解为无色或淡色物质。
活性氧化:采用高级氧化技术,如臭氧氧化、过氧化氢氧化等,将有机染料分子氧化为无色或淡色物质。
电化学氧化:采用电化学方法对废水进行氧化处理,将有机染料分子降解为无色或淡色物质。
生物处理:利用微生物降解有机染料分子,达到脱色的目的。
总之,颜料废水的脱色工艺实验研究需要根据废水的性质和特点,选择适合的处理工艺,并进行实验验证和效果评估。
同时,还要注意处理后的废水是否符合排放标准和环保要求。
臭氧预氧化实验方案
臭氧预处理/CNT改性膜超滤过程中的协同作用1、实验目的:研究臭氧预处理与CNT改性膜的协同作用对膜污染的缓解与出水水质的改善。
分别对疏水性膜PES900与亲水性膜PS35进行改性,比较不同材质的改性膜与臭氧预处理的协同作用效果;同时考察在高、低臭氧投量下,二者的协同作用效果。
2、实验材料:CNT 30-50nm;无水乙醇;污水水样:实验中所用二级出水为国家水污染控制重点实验室SBR中试出水,水样过0.45um膜;改性基膜:PES900、PS35;臭氧3、实验仪器:4、实验内容:4.1臭氧预氧化/PES900改性膜协同作用效果4.1.1低投量臭氧预氧化与改性膜的协同作用效果低投量臭氧氧化实验中,臭氧投加时间为30s(约2.5mg/L)。
4.1.1.1膜污染缓解效果利用改性膜与基膜分别对原污水与臭氧预处理后的水样进行超滤实验,最终得到原膜—原水J/J0图、原膜—臭氧氧化水J/J0图、改性膜—原水J/J0图、改性膜—臭氧氧化水J/J0图四个图。
最终将对四个图进行比较以显示低投量臭氧预处理与CNT改性膜的协同处理对膜污染的缓解效果。
4.1.1.2出水水质改善对各组出水水样进行TOC、EEM荧光、UV3900(紫外全光谱图)等的测定显示低投量臭氧预处理与CNT改性膜的协同处理对出水水质的改善。
4.1.2高投量臭氧预氧化与改性膜的协同作用效果高投量臭氧氧化实验中,臭氧投加时间为3min(约15mg/L)。
4.1.2.1膜污染缓解效果利用改性膜与基膜分别对原污水与臭氧预处理后的水样进行超滤实验,最终得到原膜—原水J/J0图、原膜—臭氧氧化水J/J0图、改性膜—原水J/J0图、改性膜—臭氧氧化水J/J0图四个图。
最终将对四个图进行比较以显示高投量臭氧预处理与CNT改性膜的协同处理对膜污染的缓解效果。
4.1.2.2出水水质改善对各组出水水样进行TOC、EEM荧光、UV3900(紫外全光谱图)等的测定显示高投量臭氧预处理与CNT改性膜的协同处理对出水水质的改善。
O3-H2O2氧化去除制浆白液色度的试验研究
O3-H2O2氧化去除制浆白液色度的试验研究陈嘉祺;胡晓东;李素清【期刊名称】《工业用水与废水》【年(卷),期】2012(43)2【摘要】O3-H2O2 oxidation process was used to treat pulping white liquor, the effects of O3 and H2O2 dosage, molar ratio of O3 to H2O2, reaction time and reaction temperature on the chroma removal were discussed through the test. The optimal reaction condition was determined as follows: the dosage of O3 and H2O2 were 500 and 220 mg/L respectively, the reaction time was 40 min, the reaction temperature was 65 ℃. Under the above condition, the chroma of the white liquor decreased from 150 times to 3 times, the removal rate reached 98%. It was indicated that, O3-H2O2 oxidation was a simple and effective process for white liquor decolorization, which could get a good treatment effect and significantly reduce the oxidant consumption of the following process. Therefore, it would have broad application prospect.%采用O3-H2O2氧化工艺处理制浆白液,试验探讨了O3与H2O2的投加量、O3与H2O2物质的量之比、反应时间、反应温度对白液脱色率的影响.结果表明O3-H2O2体系对制浆白液最佳的反应条件为:O3的投加量为500 mg/L,H2O2的投加量为220 mg/L,反应时间为40 min,反应温度为65℃,在此条件下,白液色度从150倍降低至3倍,去除率达98%.O3-H2O2工艺在去除白液色度时工艺简单、效果良好,大大减少白液对后续生产工艺氧化剂的消耗量,具有广阔的应用前景.【总页数】4页(P38-41)【作者】陈嘉祺;胡晓东;李素清【作者单位】广州大学土木工程学院,广州510000;广州大学土木工程学院,广州510000;广州市金龙峰环保设备工程有限公司,广州 510000【正文语种】中文【中图分类】X703.1;X793【相关文献】1.不同深度氧化处理制浆废水色度、TOC和AOX效果比较 [J], 冯晓静2.改性粉煤灰去除抗生素废水中磷和色度的试验研究 [J], 相会强;战启芳;邹雯奇3.O3氧化法和O3-H2O2氧化法去除水中聚丙烯酰胺 [J], 汪骏斌;孙贤波;钱飞跃4.钾铁矾法去除氧化锰浸出液中铁的试验研究 [J], 卢友志;黄远娟;黄润均;岑湘仕;苏李敏5.从部分氧化的白液中去除硫代硫酸钠及无硫代硫酸盐溶液在漂白中的应用 [J],因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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环工综合实验臭氧氧化脱色实验
实验报告
环境科学与工程学院实验中心
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,称为臭氧化气体。
1.臭氧氧化有机物的机理:
1)直接反应机理—臭氧分子直接进攻有机物的反应
(1)打开双键,发生加成反应:借助其偶极结构同有机物的不饱和键发生加成反应,形成臭氧化中间产物,并进一步分解。
R1C=CR2+O3 →R1GCOOH+R2C=O G代表-OH、-OCH3、-OCOCH3(2)亲电反应
(3)亲核反应
共振杂化分子的四种典型形式
臭氧分子的共振三角形结构表明,它可以作为偶极试剂、亲电试剂和亲核试剂,与有机物形成三类反应。
2)间接反应机理—臭氧分解形成自由基与有机物的反应
溶解性臭氧分解形成羟基自由基,HO·通过不同的反应使溶解态无机物和有机物氧化。
链引发-传递-终止
(1)溶解性臭氧的分解机理
HSB (Hoigne, Staehelin和Bader)机理
GTF (Gorkon, Tomiyasn和Futomi)机理
pH =10的直接蓝溶液脱色后效果 pH=3的直接蓝溶液脱色后效果
六、数据处理及结论
1.臭氧浓度=⨯⨯=5
.15.22005.0V min /102.3545.15.221056.5005.043mol --⨯=⨯⨯⨯
2.臭氧的溢出量2
005.0V ⨯= pH=3时,臭氧的溢出量mol 43
101.5445.22
1024.7005.0--⨯=⨯⨯⨯= pH=7时,臭氧的溢出量mol 43
101.5385.22
1024.6005.0--⨯=⨯⨯⨯= pH=10时,臭氧的溢出量mol 43
101.2815.22
1020.5005.0--⨯=⨯⨯⨯= 3.臭氧的吸收率%100-⨯⨯⨯=时间
臭氧的浓度臭氧的溢出量时间臭氧的浓度。