臭氧氧化降解高浓度苯酚废水的研究
臭氧氧化降解水中苯酚的效能及动力学
臭氧氧化降解水中苯酚的效能及动力学杨德敏;王兵;袁建梅【摘要】The degradation efficiency, kinetics and the effect factors of the phenol in wastewater by ozonation process were investigated. The results indicated that the ozonation process was most effective in the degradation of the phenol at the ozone dosage of 8. 50 mg/min, initial phenol concentration of 100 mg/L, initial pH value of 11. And reaction time of 40 min, under which the degradation rate of phenol was 99. 65%, and the phenol mass concentration declined to 0. 35 mg/L. And the degradation efficiency for phenol in tap water was higher than that in distilled water. Under the above conditions of this experiment, the degradation of the phenol followed the apparent pesudo-first-order kinetic model with its correlation coefficie nt R2 of 0. 9991, and the rate constants k was 1. 01 × 10-3 s-1. However, with the increase of ozone dosage (4.25 — 8.50mg/min), the apparent rate constant of phenol degradation reached the climax of 1.06 × 10-3 s-1 at the ozone dosage of 8. 50 mg/min, and dropped from 1. 06× 10-3 s-1 to 0. 39×10-3 s-1 with the increase of the initial concentration of phenol (100—250 mg/L), and expended from 0. 22 × 10-3 s-1 to 1. 06 × 10-1 s-3 with the enlarging of pH value (5 — 11). The experiments also proved that the apparent rate constants of the phenol degradation in wastewater by ozonation had positive relativity with the ozone dosage and initial pH value of aqueous solution, but had negative relativity to initial phenol mass concentration.%在常温常压下对臭氧氧化降解废水中苯酚的效能、反应动力学及其影响因素进行了详细研究.结果表明,在臭氧投加量为8.50 mg/min、苯酚初始质量浓度为100 mg/L、初始pH值为11和反应时间为40 min时,臭氧对苯酚的降解效果最好,苯酚从100 mg/L降至0.35 mg/L,降解率达到99.65％；且自来水本底比去离子水本底更有利于水中苯酚的臭氧氧化降解.在上述实验条件下,臭氧对苯酚的降解遵循表观拟一级反应动力学,其相关系数R2 =0.9929,表观反应速率常数kA=1.06×10-3 s-1.实验还发现,苯酚降解的表观反应速率常数随着臭氧投加量(4.25～8.50 mg/min)的增加而增大,在臭氧投加量为8.50 mg/min时达到最大值1.06×10-3 s-1；随着苯酚初始质量浓度( 100～250 mg/L)的增大,表观反应速率常数从1.06×10-3 s-1下降到0.39×10-3 s-1；随着溶液初始pH值(5～11)的升高,表观反应速率常数从0.22×10-3 s-1增加到1.06×10-3 s-1.在某种程度上证明了表观反应速率常数分别与臭氧投加量和溶液初始pH值成正相关性,与苯酚初始质量浓度成负相关性.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2012(028)004【总页数】8页(P683-690)【关键词】臭氧氧化;苯酚;降解效果;影响因素;动力学;表观反应速率常数【作者】杨德敏;王兵;袁建梅【作者单位】重庆地质矿产研究院外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室,重庆400042;煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心,重庆400042;煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心,重庆400042;煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心,重庆400042【正文语种】中文【中图分类】X703.1酚类化合物作为一类重要的化工原料广泛应用于石化、炼油、化工、制药、造纸、纺织印染、冶炼和焦化等工业领域。
臭氧氧化降解废水的研究与应用
臭氧氧化降解废水的研究与应用随着现代化的进步，工业生产的规模不断扩大，产生的废水也越来越多，如何处理废水已成为一个不可忽视的问题。
目前，多种废水处理技术被广泛采用，其中臭氧氧化降解技术是一种被人们广泛认可的先进技术。
本文将介绍臭氧氧化降解废水的原理、应用、优势及发展前景等方面的内容。
一、臭氧氧化降解废水的原理臭氧氧化降解废水是一种通过利用自由基的化学反应来分解和去除废水中有机物和污染物的技术。
具体来说，臭氧氧化降解废水的原理是，通过向水中通入臭氧气体，将臭氧气体分解成臭氧分子和自由基，自由基会与废水中的有机物质发生氧化反应，将其分解为无机物质，最终达到净化水的目的。
此外，臭氧氧化降解废水还可利用臭氧与自由基的氧化作用来消除水中有害物质，如异色毒素等。
二、臭氧氧化降解废水的应用1.工业废水处理工业废水中含有大量的有机物和其他污染物，如果不及时处理，将导致严重污染，威胁到人类的健康和环境的稳定。
臭氧氧化降解技术能够高效降解废水中的有机物和污染物，去除其毒性和危害性，从而达到净化水质的目的。
2.生活污水处理随着城市化的进程不断加快，人口逐年增加，生活污水的处理难度也不断加大。
采用臭氧氧化降解技术处理生活污水能够将废水中的有机物和污染物分解为无机物质，并消除异味，提高水的质量。
3.饮用水净化臭氧氧化降解技术不仅可以用于废水的处理，还可用于提高饮用水的质量。
通过臭氧氧化降解技术能够有效地去除水中的异色毒素和其他有害物质，保证饮用水的清洁和安全。
三、臭氧氧化降解废水的优势1.高效性臭氧氧化降解废水技术具有高效降解废水中有机物和污染物的特点，能够有效地净化废水，达到环保目的。
2.节能性臭氧氧化降解废水过程中所需能量较少，具有较高的节能性。
3.安全性臭氧氧化降解废水的过程是一种非常安全的处理技术，不会产生废气、废渣等有害物质，对环境和人类健康不会产生任何危害。
四、臭氧氧化降解废水的发展前景目前，臭氧氧化降解废水已被广泛应用于工业废水处理、生活污水处理、饮用水净化等领域，并取得了明显的效果。
臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展
臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展摘要：随着工业社会的迅猛发展，水资源污染问题日益严重，严重威胁了人类的生存与健康。
一般工业废水中含有大量的人工合成有机物，如芳烃、多环芳烃、氯代芳烃、有机酸酯等。
这些有机物污染物不仅难以生化降解，而且进入环境系统后会沿着食物链生物富集，最终影响人类的神经系统、内分泌系统、生殖功能等因此，水中难降解有机物的污染问题已成为水资源治理面临的一项严峻挑战。
臭氧高级氧化技术（AOP－O3)，作为一种绿色高效的水处理技术，因其可以通过臭氧分解产生强氧化活性的氧自由基(·OH、·O2－、1O2)而受到广泛的关注。
其中比较常见的有以下几种:(1)单独臭氧氧化(O3);(2)紫外/臭氧氧化(UV/O3);(3)过氧化氢/臭氧氧化(H2O2/O3);(4)金属催化臭氧氧化。
关键词：臭氧高级氧化技术；废水处理；研究进展；引言工业难降解有机废水一般具有有机污染物浓度高、成分复杂、可生化性差的特点，采用传统的生物化学方法处理难度大。
高级氧化技术是处理难降解有机废水最具有应用前景的方法之一。
高级氧化技术的核心是通过外界能量（光能、电能等）和物质（O3、H2O2等）持续输入，经过一系列物理过程和化学反应，产生具有强氧化性的羟基自由基（·O H）、过氧自由基（O2·－）等，将废水中有机污染物氧化成CO2、H2O和无机盐等。
·OH氧化电位高达2．8V，几乎可以氧化废水中的各种有机物，具有广泛的应用前景。
1臭氧高级氧化的原理标准状态下臭氧具有较高的氧化电位(2．07V)，是一种常见的氧化剂［3］。
臭氧在水中分解后产生比臭氧更强的氧化性物质，如羟基自由基(·OH)等，可以有效地去除水中有机污染物。
在前人研究的基础上提出了水体中的臭氧分解机理，如图1所示。
臭氧在水中的分解反应为自由基链式反应，引发该链式反应的物质主要有两种:由水中OH－引发臭氧分解产生HO2·和·O2－;由水中杂质M(如某些金属离子)引发臭氧分解产生HO3·、·OH、O3－。
《2024年臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展》范文
《臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展》篇一一、引言随着工业的快速发展和城市化进程的加速，废水处理成为环境保护和可持续发展的重要课题。
臭氧高级氧化技术作为一种新型的废水处理技术，具有处理效率高、无二次污染等优点，近年来受到了广泛关注。
本文将就臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展进行详细阐述。
二、臭氧高级氧化技术概述臭氧高级氧化技术是一种利用臭氧的强氧化性进行废水处理的技术。
该技术通过产生臭氧自由基，将废水中的有机物、无机物等污染物进行氧化分解，从而达到净化水质的目的。
臭氧高级氧化技术具有反应速度快、处理效率高、无二次污染等优点，在废水处理领域具有广泛的应用前景。
三、臭氧高级氧化技术的研究进展1. 臭氧产生技术的研究臭氧产生是臭氧高级氧化技术的关键步骤。
目前，常用的臭氧产生方法包括电化学法、紫外线法、电解法等。
近年来，研究者们通过改进设备、优化工艺等手段，提高了臭氧的产生效率，降低了能耗和成本。
2. 臭氧与有机物的反应机理研究臭氧与有机物的反应机理是臭氧高级氧化技术的核心。
研究表明，臭氧与有机物反应生成一系列的自由基和中间产物，这些自由基和中间产物具有较强的氧化性，能够将有机物彻底分解为无害物质。
此外，研究者们还对反应过程中的影响因素进行了深入研究，如pH值、温度、反应时间等。
3. 臭氧高级氧化技术在不同废水处理领域的应用臭氧高级氧化技术在不同废水处理领域的应用也是研究的热点。
例如，在印染废水、制药废水、石油化工废水等领域，臭氧高级氧化技术均取得了显著的处理效果。
此外，研究者们还针对不同废水的特点，开发了不同的臭氧高级氧化技术组合工艺，如催化臭氧氧化、臭氧与活性炭联用等。
四、臭氧高级氧化技术的优势与挑战优势：1. 处理效率高：臭氧高级氧化技术具有极强的氧化性，能够快速、彻底地分解有机物和无机物。
2. 无二次污染：与其他处理方法相比，臭氧高级氧化技术不会产生新的污染物。
3. 适用范围广：可以应用于不同行业的废水处理领域。
臭氧-紫外光-超声波联合氧化降解苯酚废水的实验研究
臭氧-紫外光-超声波联合氧化降解苯酚废水的实验研究乔旭东;张嘉琪;张春兰;马继尧【摘要】对臭氧-紫外光-超声波协同作用氧化降解模拟苯酚废水进行了实验研究,探讨不同因素对苯酚氧化降解效果的影响以及处理苯酚废水至最佳效果的能耗.结果表明,苯酚初始pH为9,臭氧进气量为0.6 mL/min,苯酚的初始浓度为140 mg/L,超声频率为34 kHz,超声功率为300W时处理效果最佳.反应4h苯酚去除率达到99％,COD去除率达到97％,所需成本为0.33元/kg.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2016(032)006【总页数】5页(P54-58)【关键词】协同作用;氧化降解;成本【作者】乔旭东;张嘉琪;张春兰;马继尧【作者单位】天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384【正文语种】中文【中图分类】X522苯酚是工业废水中常见的难降解的有毒物质，作为生产炸药，农药，杀毒剂，医用药物等的废弃物而排放到到水体环境中.含有苯酚的废水具有高毒性，腐蚀性，长时间的接触会使人体产生致癌、致畸、致突变的效应.由于苯酚分子结构中具有苯环，因而苯酚具有很强的抗降解能力，传统的水处理工艺难以将其彻底氧化.高级氧化技术是近年来开始研究的新型水处理技术，它是指在废水处理过程中产生大量的·OH[1]，·OH具有很强的化学氧化性，它的氧化速率快，能将有机污染物彻底氧化降解为二氧化碳和水[2]，提高有机污染物的可生化性，达到无害处理的目的[3-4].本文将臭氧、紫外光、超声波三种深度氧化技术协同作用，考察模拟苯酚废水的初始浓度，初始pH值，臭氧浓度，超声频率，超声功率等因素对苯酚降解的影响，找到最佳的氧化降解工艺，以及最佳工艺处理苯酚废水的经济成本，为该氧化工艺在工业生产中的实际应用提供参考意见.1.1 仪器与试剂实验所用仪器包括液相色谱仪、pH酸度计，温度检测计以及微波密封COD消解仪，主反应装置为自行设计制造.实验所用药品有苯酚（分析纯）、甲醇（色谱纯）、硫酸银（化学纯）、硫酸汞（化学纯）、浓硫酸（分析纯）、重铬酸钾（分析纯），硫酸亚铁铵（分析纯）、邻苯二甲酸氢钾（分析纯）、1，10-菲绕啉指示剂.1.2 实验装置本实验所用的装置为自行设计如图1，装置由反应仓（A），水箱（B），主控制器（C）构成，主控制器集成了臭氧发生器，超声波控制器以及紫外灯控制开关.本设计有两个反应器，反应器容积为56 L，它们相互之间工作互不影响，可独立工作，可同时处理两种不同的废液，或者针对不同影响因素同时进行实验研究，以便更快的得出结论，节约时间.该装置的最大的特点是三种氧化技术联合协同作用，且提供四档不同频率的超声波，模拟苯酚废水通过水泵在反应器中循环处理.1.3 实验过程实验开始前，接通电源，将预先配置的某浓度的模拟苯酚废水加入水箱，打开水泵开关，将废液打入反应器，打开电源开关，此时，若只将臭氧发生器开关，紫外灯开关打开，则为臭氧、紫外协同氧化实验；若只将臭氧发生器开关，超声波控制器开关打开，则为臭氧、超声波协同氧化实验，若只将超声波控制器开关，紫外灯开关打开，则为超声波、紫外协同氧化实验，三个开关同时打开，则为三者同时协同氧化实验.实验中所采用的紫外光波长为184 nm，因为波长较短的紫外线所具有的光子能量大，波长为184 nm的紫外光能有效降解有机物，同时也可激发产生254 nm波长的紫外光进行杀菌消毒.1.4 分析方法与数据处理苯酚分析方法：采用高效液相色谱法-紫外法测定模拟废水中苯酚的浓度变化[5]，通过下式计算出苯酚去除率.式中：C0为氧化降解降解前苯酚溶液的浓度（mg/L），Ct为氧化降解时间t后的苯酚溶液浓度（mg/L）.操作条件为色谱柱C18柱；流动相甲醇：超纯水=60∶40（体积比）；检测波长为270 nm；流速1.0 mL/ min；进样量20 μL；温度为室温.苯酚溶液的标准曲线如图2.COD测定方法：取2 mL测试水样，1 mL重铬酸钾溶液，0.5 mL硫酸汞溶液，6mL硫酸银-硫酸溶液于消解管中，混匀，在COD快速测定仪加热器上恒温165度加热15 min.冷却后，在紫外可见分光光度计上读吸光度值，随后把吸光度换算成数值.高级氧化技术处理模拟苯酚废水的过程受到很多因素的控制，如废液中苯酚废水的初始浓度，臭氧浓度，及溶液环境的影响因素如废液的初始pH值，超声频率，超声功率等因素[6].深入认识高级氧化反应过程中各影响因素对苯酚废液降解的影响程度，确定最佳的工艺条件，可为高级氧化技术的实际应用提供指导和参考.2.1 初始pH的影响实验控制条件为初始苯酚浓度为50 mg/L，臭氧进气量为0.6 mL/min，超声频率为28 kHz，超声功率为200 W，用0.1 mol/L的NaOH和HCl调节模拟苯酚废水的初始pH为3，5，7，9，11时，比较苯酚的去除率，结果如图3.由图3可见，在臭氧，紫外光和超声波协同作用下，废液的初始pH对苯酚的氧化降解影响较大.反应3 h，初始pH为9的苯酚废液苯酚去除率最高，达到86.7%，可知弱碱性环境有利于苯酚的氧化降解，这是由于弱碱性环境能够促使臭氧产生·OH.初始pH为11的强碱性环境反应3 h，苯酚去除率为80.2%，比pH为9时出现相对下降，这是因为在初始pH大于9的强碱性条件下，溶液中未降解苯酚呈离子状态，只能在空化气泡表面与·OH反应，降低了氧化降解速率[7]，此外，强碱性条件下，苯酚氧化分解产生的和对·OH有清除作用，也会使氧化降解速率降低.因此选择苯酚废液最佳初始pH为9.2.2 臭氧浓度的影响本实验装置中的臭氧发生器采用纯氧作为气源，通过调节转子流量计调节进入反应仓的臭氧气体量.实验控制条件为苯酚初始浓度50 mg/L，调节溶液初始pH为9，超声频率为28 kHz，超声功率为200 W，调节纯氧进入臭氧发生器气体流量分别为0.2 mL/min，0.4 mL/min，0.6 mL/min，0.8 mL/min，比较苯酚的去除率，结果如图4.由图4可以看出，随着臭氧进气量的增加，苯酚的氧化去除率逐渐增大.反应到3h时，臭氧进气量为0.8 mL/min时苯酚去除率达到86.5%，相比臭氧进气量0.6 mL/min时88.7%的去除率出现下降.这是由于臭氧在水中的溶解度小，达到一定程度后容易饱和，溶液中·OH增多，它们之间相互碰撞的几率也变大，重新形成臭氧的几率也增大，导致氧化降解效果出现下降.从成本控制和氧化降解效果方面考虑，我们确定氧气的进气量为0.6 mL/min.2.3 苯酚初始浓度的影响实验控制条件为苯酚初始pH为9，臭氧进气量为0.6mL/min，超声频率为28kHz，超声功率为200W，配置浓度分别为20 mg/L，50 mg/L，80 mg/L，110 mg/L，140 mg/L，比较苯酚的去除率，结果见图5.由图5可知，臭氧，紫外光和超声波协同作用氧化降解苯酚的实验中，不管是低浓度的废水还是高浓度的废水均有很好的氧化降解效果.从上图可以看出，初始浓度为20 mg/L时，苯酚的氧化降解率随反应时间的增加快速上升，反应3 h后将会趋向平稳.初始浓度较高时，反应1 h之前的氧化降解速率相对较快，之后氧化降解速率平稳上升最后趋向平稳.但是在实际应用中，考虑到氧化降解效率和经济成本，选择氧化降解较高浓度的苯酚废液.2.4 超声频率的影响实验控制条件为苯酚初始pH为9，臭氧进气量为0.6 mL/min，苯酚的初始浓度为140 mg/L，超声功率为300 W，调节超声波发生器频率分别为22 kHz，28 kHz，34 kHz，43 kHz，比较苯酚的去除率，结果见图6.分析图6可以看出，不同的超声频率对苯酚废水的处理效果也有明显影响.在频率为34 kHz时，反应过程中苯酚的氧化降解效果明显好于22 kHz和28 kHz，当频率达到43 kHz时，苯酚去除率出现下降.这是因为超声频率增大时，空化气泡增加，相互之间的碰撞加剧，从而产生更多的羟基自由基.当频率增大到43 kHz，超声波产生的空化作用已经饱和，削弱了空化效应，导致液体中羟基自由基的数量相对减少，使苯酚去除率出现下降，因此过高的频率对苯酚废水的氧化降解效果不利[8].因此选择最佳超声频率为34 kHz.2.5 超声功率的影响实验控制条件为苯酚初始pH为9，臭氧进气量为0.6 mL/min，苯酚的初始浓度为140 mg/L，超声频率为34kHz，调节超声波发生器功率分别为100W，200 W，300 W，400 W，比较苯酚的去除率，结果见图7.由图7可见，随着功率的增大，苯酚去除率也在增大，是因为超声波是机械波，在相同条件下，随着超声功率增大，超声波与液体空化作用的效应也在增大，液体内空化气泡所聚集的能量也就更多，导致空化气泡内压力加强，从而使超声产生的空化气泡释放更多的羟基自由基，进而提高了氧化降解效果[9].当频率增加到400 W时，苯酚去除率并没有明显增加，这是因为过高的功率会影响超声空化效应，因此，考虑实际的降解效果，选择300 W作为最佳功率.2.6 最佳条件下不同作用方式对苯酚氧化降解的影响根据上述苯酚氧化降解影响因素的分析，选择苯酚初始pH为9，臭氧进气量0.6 mL/min，苯酚的初始浓度为140 mg/L，超声频率为34 kHz，超声功率300 W，反应4 h，分别比较单独O3、单独UV、单独US、O3-UV联合、O3-US联合、O3-UV-US协同氧化这5种氧化方法对模拟苯酚废水的降解效果，结果如图8.由图8可见，反应到4 h六种氧化降解方法氧化降解苯酚废水的效果各不一样.O3-UV-US协同作用苯酚去除率最高，达到99%，其次是O3-UV联合，苯酚去除率为84.8%，O3-US联合氧化苯酚去除率为81.9%，单独O3氧化苯酚去除率为67.7%，单独UV、单独US氧化苯酚去除率最低，分别为9.8%和10.1%.可知O3-UV-US协同作用的氧化方法降解苯酚效果好于其他氧化方法，这是由于紫外光和超声波刺激臭氧能产生更多的羟基自由基.2.7 最佳工艺条件下模拟苯酚废水降解率以及COD去除率对比在最佳条件下比较苯酚的氧化降解效果和COD去除率，结果如图9.由图9可见在反应2.5 h之前，苯酚的去除率高于苯酚废液中C0D的去除率.反应3h左右，苯酚的去除率达到94%，COD去除率达到92%，反应4 h左右，苯酚的去除率达到99%，COD去除率达到97%.分析原因，在刚开始反应的时候，苯酚氧化降解为一些有机中间产物，致使COD去除率缓慢上升，之后，中间产物以及未被氧化的苯酚继续被臭氧氧化降解直至最终产物为二氧化碳和水.总的看来，臭氧-紫外光-超声波协同氧化作用处理苯酚废水效果很明显.本实验成本主要与电费，氧气价格等有关.本实验装置容积为56 L，处理模拟苯酚废水质量大约为56 kg，按天津市工业用电价格0.899 9元/kWh计算，整个氧化处理工艺苯酚去除率达到最佳时所需费用的计算如下.1）生产臭氧的费用本实验10 L纯氧的价格为15元，臭氧发生器工作时功率为0.51×220=112.2（W）=0.1122kW，每小时所需电费为0.112 2×0.899 9≈0.1（元），水循环机的额定功率为350 W，每小时需要的费用为0.35×0.899 9≈0.32（元），工作至3 h所需的费用为：15＋0.1×4＋0.32×4=16.68（元）2）紫外灯光的费用紫外灯光工作时的功率为0.52×220=114.4（W）=0.1144 kW，工作4小时所需的电费为：0.114 4×4×0.899 9≈0.41（元）3）超声波的费用超声波在频率34 kHz，功率为300 W，处理苯酚废水至最佳效果所需费用为：0.3×4×0.899 9=1.08（元）4）循环水泵工作时的费用循环水泵的额定功率为功率为110 W，工作4 h所需电费为：0.11×4×0.899 9≈0.4（元）所需总费用为16.68＋0.41＋1.08＋0.4=18.57（元）可知，本实验装置处理1 kg苯酚废水时所需费用为0.33元，每去除1%苯酚所需的费用为0.19元.1）臭氧-紫外光-超声波协同作用的高级氧化技术对苯酚的降解具有很好的效果，相比其他方式的氧化技术，具有处理效率高，操作方便，成本小的优点，处理后的苯酚废水可生化性更高.2）在本实验条件下，苯酚初始pH为9，臭氧进气量为0.6 mL/min，苯酚的初始浓度为140 mg/L，超声频率为34 kHz，超声功率为300 W时，苯酚的降解效果能达到最佳.3）本实验氧化降解56 kg苯酚废水至最佳效果时所需的最大成本为18.57元，折算为0.33元/kg，每去除1%苯酚所需的费用为0.19元.【相关文献】［1］江传春，肖蓉蓉，杨平.高级氧化技术在水处理中的研究进展［J］.水处理技术，2011，37（7）：12-16.［2］杜伟雄，基于硫酸自由基的高级氧化技术预处理拉圾渗滤液的研究［D］.长沙：湖南大学，2014.［3］Poyatos J M，Almecija M C，Torres J C，et al.Advanced oxidation processes for wastewater treatment［J］.Water Air Soil Pollut，2010，205（1/4）：187-204［4］LesterY，MamaneH，ZuckerI，etal.Treatingwastewater from a pharmaceutical formulation facility by biological process and ozone［J］.Water Research，2013，47（13）：4349-4356.［5］国家环境保护总局．水和废水监测分析方法［M］．4版.北京：中国环境科学出版社，2002．［6］竹湘锋，有机废水的催化臭氧氧化研究［D］.杭州：浙江大学，2005.［7］杨德敏，袁建梅，夏宏.羟基自由基抑制剂对臭氧氧化降解苯酚的影响［J］.化工环保，2014，34（1）：24-27［8］周立，钟宏，李雪萍.气液流化床内氧化法处理含酚废水［J］.中南大学学报：自然科学版，2011，42（11）：3284-3288.。
臭氧氧化与生物法联合处理苯酚和苯胺废水研究
臭氧氧化与生物法联合处理苯酚和苯胺废水研究荆肇乾;胡静;虞婷【摘要】Ozonation,activated sludge process and the combination of them have been used for treating phenol and aniline wastewater,respectively. The results show that all of these three processes could remove organic matter from wastewater. However,ozonation alone could mainly convert phenol and aniline into intermediates,instead of minerali-zing them into carbon dioxide and water completely. After direct activated sludge treatment without ozonation for 1 h,the removing rates of phenol and aniline reach 60%. The removing rates of phenol and aniline by the combined process of 1 h ozonation process with 1 h SBR activated sludge process can reach more than 95%.%采用臭氧氧化、活性污泥法以及臭氧氧化与活性污泥联用法分别处理苯酚及苯胺废水。
结果表明，这3种方法都能去除废水中的有机物，但单独臭氧氧化主要将苯酚和苯胺转化成中间产物，并不能将它们彻底矿化成二氧化碳和水。
未经臭氧氧化直接进行活性污泥处理，1 h后苯酚和苯胺的去除率达到60%左右。
臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展
臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展前言：随着工业化的不断发展，废水污染问题日益严重，对环境和人类健康造成了严重威胁。
因此，如何高效地处理废水成为了亟待解决的问题。
臭氧高级氧化技术作为一种环保、高效的废水处理技术，近年来受到了广泛的关注和应用。
本文将介绍臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展，并探讨其未来的发展方向。
一、臭氧高级氧化技术的原理与优势1. 原理：臭氧高级氧化技术是利用臭氧分解产生的自由基，对废水中的有机物进行氧化降解的一种技术。
臭氧与水中的有机物发生反应产生高度活性的自由基，这些自由基能够快速氧化降解有机物分子，使其分解成无害的物质，从而达到净化废水的目的。
2. 优势：臭氧高级氧化技术具有以下几个优势：（1）高效性：臭氧反应速度快，自由基活性高，可以迅速降解各类有机污染物；（2）无二次污染：臭氧在废水处理过程中会自行降解为氧气，不会产生副产物，避免了二次污染的问题；（3）适应性强：臭氧高级氧化技术适用于不同类型的废水处理，包括工业废水和生活废水等；（4）操作简便：臭氧高级氧化技术的设备相对简单，操作方便，不需要太多的人力和物力支持。
二、臭氧高级氧化技术在废水处理中的应用臭氧高级氧化技术已得到广泛应用于废水处理领域，并取得了一定的研究进展。
以下是该技术在不同废水处理情况下的应用实例。
1. 工业废水处理：臭氧高级氧化技术在工业废水处理中得到了广泛应用。
以某化工企业废水处理为例，通过引入臭氧高级氧化技术，能够有效地将废水中的有机物降解为无害物质。
该技术的应用使得废水处理效率大幅提升，达到了国家排放标准，对环境造成的污染减少到最低程度。
2. 染料废水处理：染料废水是一种有机物含量高、色度高的难处理废水。
臭氧高级氧化技术在染料废水处理中具有明显的优势。
通过添加臭氧，可以快速将染料废水中的有害物质降解为无害物质，并同时去除废水中的颜色。
该技术在染料废水处理中取得了良好的效果，为解决染料废水处理难题提供了新的思路。
臭氧氧化法处理实验室苯酚废水
第３ １卷第 ９期
２０ ０６年 １ ２月
环境科学与管理
ＥＮ Ｖｌ Ｒ０Ｎ ＮＴＡＬ ＣＩ 佃 Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ Ａ Ｍ ＮＡＧＥＭ匝ＮＴ
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文章编号 ： ７ — ２ ２ ２０ ）９— １９— ４ １ ３ １１ （０６ ０ ０ １ ０ ６
化苯酚的反应机理。随着反应体系 ｐ Ｈ值的升高， 臭氧氧 化降解苯酚的总反应 级数也增 大。当 ｐ ３２时， Ｈ＝ ． 总反
＿ －，
０． ３ １． ３
应级数为 ０ ３ 当 ｐ ６２时 ， ． ； Ｈ＝ 总反应级数为 １３ ； ｐ ．５ 当 Ｈ
＝
９３ ， ． 时 总反应级数为 ２ 。
１２ 实 验 流 程 ．
决定了应用传统水处理工艺中的物理方法和生物方法往
往不能得 到满 意 的 处理 效 果 。１４ ８０年 ， 氧 被德 国化 学 臭
家发现 ， 而用 于 消毒 ， 废 水 处 理 中 ， 氧 主要 用 于 除 继 在 臭
臭、 脱色， 氧化分解无机和有机污染物。至今未见臭氧用
时 间 （ ） ｍｉ１ ｒ 图２ 不同ｐ Ｈ值 下 Ｃ Ｄ ， 衰 减 曲线 Ｏ ｃ的
Ｃ Ｄ， Ｏ 最终去除率 。而 且， Ｈ＝１． ｐ ０ ３比 ｐ Ｈ＝１． １３时的
Ｃ Ｄ Ｏｃ 衰减 速率 略大 。
２ ２ 气体 流量 对 臭氧 氧化 的影响 ．
水
静 篮
＊Ｉ
事实上 ， 控制反应体系中的气体流量有着双重效应。 如图４ 所示 ， 控制反应体系中氧气 的流量实际上也控制了 体Байду номын сангаас中单位 时间内臭氧 的投加量。然 而 ， 气体流量的增 大， 一方面可使单位时间内臭氧的产量随着进入臭氧发生 器中的氧气流量 的增 大而增 大； 但另一方面， 气体流量 的 ： 增大同时也意味着出口产气流量的增大 ， 而臭氧和氧气 的 混合气体中含臭氧的浓度正是由单位时间内臭氧的产量
臭氧氧化法处理实验室苯酚废水
废水进 行 了研 究 ， 考察 了一些 因 素对 其 Ｃ Ｄ 去除 率 及 臭 Ｏ 氧利用 率 的影 响 ， 以弥补 这方 面研究 的不足 。
１ 实 验 方 法
１ １ 实验 设 备 ．
试验 仪器 、 设备 主要 有 ：Ｄ ＨＸ—Ｓ Ｓ—Ｏ ｌ型 臭 氧发 生 Ｏ 器 ；ＨＳ一２ Ｐ Ｃ型 精 密 酸度 计 ； Ａ Ｊ 型 电子 天 平 ；０ Ａ一 Ｆ ／Ａ １１ ２ Ｂ型 电热鼓风 干燥箱 。
１２ 实 验 流 程 ．
本实 验 中将苯 酚 （ 析纯 ） 成 １ ｍ ／ 分 配 ０ ｇ Ｌ的溶液 ， 苯酚
废水 的处理体 积均 为 １０ ｌ ６０ｍ ， 的初 始 ｐ 废水 Ｈ值 由氢氧化 钠和浓硫 酸来 调节 。在不 同实验 条 件 下置 于 分解 池 中 与 臭氧发 生氧化 ， 具体操作 方法见 实验装 置 图。
第０１卷第 ９期 ２３ ０ ６年 ｌ ２月
Hale Waihona Puke 杨正庆等 ・ 臭氧氧化法处理实验室苯酚废水
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一１ ∞ －ｕ 。 ｒ 芑一 Ｉ 。 ｕ ＼
此外 ， 可以从 反应 动力学 的角度来 印证上述 臭氧 氧 还
０
３．２ ６．２
＝
９ ３时 ， ． 总反应 级数 为 ２ 。 值得 注意 的是 ， ｐ ＞ ８ ０后 ， 当 Ｈ ． 虽然 ｐ Ｈ值 的升高 可
增大臭 氧对有 机 物 的 降 解 速 率 ， 由于 臭 氧 的溶 解 度 因 但
Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
收 稿 日期 ：０６— ６— ９ ２ ０ ０ ２
２ 废 初一 值 臭 氧一影 ． 一 …ｐ 对 氧 化…一 １ 水 始Ｈ ………的 响 …
非均相催化剂催化臭氧氧化含酚废水的研究进展
第44卷第 2 期2024年2月Vol.44 No.2Feb.，2024 工业水处理Industrial Water TreatmentDOI：10.19965/ki.iwt.2022-1313非均相催化剂催化臭氧氧化含酚废水的研究进展夏龙祥，何昊东，吴登峰（北京化工大学化学工程学院，北京 100029）［摘要］催化臭氧氧化技术在深度处理含酚有机废水方面具有操作简单、氧化效率高、二次污染小等优点。
然而，其规模化应用依赖于开发高活性和高稳定性的非均相催化剂。
介绍了催化臭氧氧化技术中非均相催化臭氧氧化反应机理。
从非负载型和负载型催化剂两方面综述了催化臭氧氧化酚类化合物非均相催化剂的研究现状，重点分析了非负载型催化剂、单活性组分负载型催化剂及多组分负载型催化剂的特点及局限性，指出多组分负载型催化剂由于具有显著提升臭氧利用率、降低臭氧投放量，以及性能可优化潜力大等优势，是当前主要研究对象。
针对高效催化剂开发，提出了从几何结构和电子结构角度入手，实现催化剂组分、尺寸和缺陷位调控等性能优化策略。
最后对用于酚类化合物去除的非均相催化剂的研究进展进行了总结和展望，以期对催化臭氧氧化技术中高效催化剂的开发提供参考。
［关键词］催化臭氧氧化；酚类化合物；催化剂；催化剂载体［中图分类号］X703 ［文献标识码］A ［文章编号］1005-829X（2024）02-0001-10Research progress on the treatment of phenol containing wastewater byheterogeneous catalyst ozonationXIA Longxiang，HE Haodong，WU Dengfeng（School of Chemical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China）Abstract：Catalytic ozonation process has the advantages of simple operation，high oxidation efficiency and low sec⁃ondary pollution in the advanced treatment of phenol containing organic wastewater. However，its large-scale appli⁃cation depends on the development of heterogeneous catalysts with high activity and stability. Herein，the mecha⁃nism of hetergeneous catalytic ozone oxidation reaction in catalytic ozonation technology was introduced. The re⁃search status of heterogeneous catalysts for catalytic ozonation of phenolic compounds was reviewed from two as⁃pects of non-supported and supported catalysts，and the characteristics and limitations of non-supported catalysts，single active component supported catalysts and multi-component supported catalysts were mainly analyzed. Multi-component supported catalyst is the main research object since its advantages on improving ozone utilization rate，re⁃ducing ozone emission and great potential of performance optimization. To develop highly efficient catalysts，the opti⁃mization strategy on composition，size and defect site of catalyst was proposed from the perspective of geometric structure and electronic structure. Finally，the research progress of heterogeneous catalytic ozonation catalysts for re⁃moval of phenolic compounds was summarized and prospected in order to provide reference for the development of efficient catalysts for catalytic ozonation technology.Key words：catalytic ozonation；phenolic compounds；catalyst；catalyst support酚类化合物及其衍生物是工业废水中最常见的难降解污染物种类之一。
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臭氧氧化降解高浓度苯酚废水的研究阳立平李子燕宁 平(昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明,650093)摘 要采用臭氧氧化技术对高浓度含酚废水进行了研究。
考察了臭氧进气量、反应时间、温度及溶液初始p H值等因素对苯酚溶液COD去除率的影响。
研究表明:在一定范围内,随臭氧进气量的增加、反应时间的增长,COD去除率增大;温度对COD去除率的影响不大;溶液的初始p H值对臭氧氧化有比较重要的影响,在p H值为11—12左右时,COD的去除率最大;在臭氧氧化处理高浓度含酚废水的过程中,酚的降解规律符合表观一级反应。
关键词:臭氧氧化降解高浓度苯酚废水 含酚废水是比较普遍、危害性很严重的工业废水之一。
因此,对工业含酚废水的处理已成为工业废水方面亟待解决的问题之一。
对废水中酚类物质的脱除一直是国内外研究工作者研究的热点。
但大多数研究者所研究酚的浓度较低(一般在500mg/L以下)。
但实际许多工厂,如有的焦化厂排放的废水中酚类物质的含量达几千甚至几万mg/L[1]。
对于这样高浓度含酚废水的研究和处理,目前国内外还鲜有报导。
这主要是因为以前对这样高浓度的含酚废水主要采取萃取法,但当今的研究已建议放弃这种回收,而倾向于推行更为完整的处理系统。
对于很多焦化厂来说,当代瞬息变化的经济及各工业间的剧烈竞争已使得酚和其它物质的回收变的无利可图[2]。
基于此,本实验采用臭氧氧化法对高浓度苯酚(3357.0mg/L)模拟废水进行了研究,考察了一些因素对其COD去除率的影响,以弥补这方面研究的不足。
1 实验方法与材料1.1试剂与仪器苯酚:分析纯,由成都化学试剂厂生产。
实验用主要仪器见表1。
1.2实验方法与实验装置1.2.1苯酚模拟废水的配制用电子天平准确称取分析纯的苯酚3.357g,用蒸馏水溶解配制成1000mL溶液于棕色容量瓶中。
此溶液对应的COD值为8000mg/L。
表1实验用主要仪器仪器名称型号生产厂家电子天平Sartorious北京赛多利斯天平有限公司化学耗氧量测定仪HH26江苏电分析仪器厂臭氧发生器O G A沈阳东宇臭氧设备有限公司酸度计p H23C上海雷磁仪器厂星海旋转蒸发仪R205无锡市星海王生化设备有限公司1.2.2 实验装置与操作方法实验装置如图1所示。
1.氧气瓶2.风冷型臭氧发生器3.塑料垫4.三口烧瓶5.温度计6.排气口及取样口图1实验装置示意图采用纯氧气为气源,经臭氧发生器后产生臭氧混合气体,经管线导入装有800mL苯酚溶液的三口烧瓶的底部,每隔一定时间由取样口取样测COD。
11第4期 臭氧氧化降解高浓度苯酚废水的研究2 实验结果与分析2.1臭氧混合气体流量对COD 去除率的影响在固定其它实验条件的情况下(没有调节溶液的p H 值),改变臭氧流量,反应240min ,结果如图2所示。
曲线A :臭氧流量=0.06m 3/h曲线B :臭氧流量=0.10m 3/h曲线C :臭氧流量=0.20m 3/h 图2臭氧流量对COD 去除率的影响由图2可知,在一定范围内,臭氧混合气体流量的增加有利于苯酚溶液COD 的去除。
当气体流量达到0.1m 3/h 后,提高臭氧混合气体流量对COD 去除率已影响不大。
从曲线上看,流量为011m 3/h 和012m 3/h 的两条降解曲线(B 和C )已基本重合,这可能有两个方面的原因:一是由于臭氧化过程中,臭氧向液相的传质为液膜控制过程,随着进气量(即气速)的增大,液相传质系数增加,单位时间单位体积的溶液中臭氧传入量亦增加,而传质与反应对酚的臭氧氧化均有影响,使得COD 的去除率随臭氧进气量的增大在一定程度内而增加;二是臭氧在水中的溶解度比较小,当臭氧流量达到某一值时,使臭氧在溶液中达到饱和状态后,再提高臭氧的流量,臭氧在水中也不会再溶解,也就是说臭氧在溶液中的浓度已不再改变,实际参加反应的臭氧的量已不变。
此时再提高臭氧的流量,COD 去除率也不再提高。
因此,本实验后面研究中就采用0.1m 3/h 的流量。
2.2溶液初始p H 值对COD 去除率的影响本实验在固定其它实验条件的情况下,改变苯酚废水的初始p H 值,反应时间240min ,COD 去除率见图3。
由图3可知,苯酚废水的COD 去除率随初始p H 值的增大而增大,当p H 值达11—12左右时,COD 去除率最高,此后再提高p H 值,COD 去除率又有所下降。
这主要有以下四个原因:(1)在酸性条件下,苯酚以分子形式存在。
随着溶液初始p H 值的提高,溶液中OH -增多,当溶图3废水初始p H 值对COD 去除率的影响液初始p H 值大于苯酚的P Ka 值之后(苯酚的P Ka 值为9.9),弱酸性的苯酚将与OH -反应,以离子态形式存在于溶液中。
而臭氧与离子态苯酚的反应比与分子态苯酚的反应快得多[2],因此,COD 去除率也随初始p H 值增大而增大。
(2)实验过程中发现,随着反应的进行,溶液的p H 值会下降。
这表明反应产生了某些酸性中间产物(例如羧酸)。
由于此酸性物质的生成,酸性环境抑制了这些酸性物质的生成,从而抑制了反应的正向进行。
而在碱性条件下,酸性中间产物与碱发生中和反应,促进了反应的正向进行,加快反应速率,从而有利于COD 的去除。
(3)一般认为臭氧氧化机理有两种,直接反应和间接反应。
间接反应主要为臭氧在水中分解产生活泼的羟基自由基(・OH ),再由・OH 与其它物质反应。
臭氧在溶液中产生・OH 的过程如下:O 3+OH -→O 2-+HO 2・O 3+HO 2・→2O 2+・OH 2HO 2・→O 3+H 2O HO 2・+・OH →O 2+H 2O臭氧分解速度随溶液p H 值变化很大,溶液p H 值每升高一个单位,臭氧分解速率就提高10倍,而生成的・OH 很活泼,氧化能力强,选择性差,与废水中大多数有机物快速反应。
因此随溶液p H 值升高,臭氧分解形成・OH 的速度加快。
随着・OH 的增多,去除苯酚或其中间产物的效率提高,从而COD 的去除率也提高。
(4)研究表明,在废水p H 值保持在12以下,羟基自由基特性不随废水p H 值变化而变化,当废水p H 值大于12时,羟基自由基的反应特性降低。
故而在溶液p H 值大于12后再提高p H 值,COD 的去除率反而降低。
2.3 反应时间的影响在固定其它实验条件的情况下,考察废水COD21四川化工 第7卷 2004年第4期去除率与反应时间的变化,结果如图4所示。
图4COD 降解率随反应时间的关系由图4可看出,随着反应时间的增长,含酚废水COD 去除率增加,但当反应进行到一定程度后,曲线变得平缓并接近水平。
这可能是因为反应生成了某些中间产物,这些中间产物仍是COD 的组成部分,且它们不易被臭氧氧化。
同时,随着反应的进行,可能有部分物质被彻底氧化成CO 2,CO 2在水中形成CO 32-或HCO 3-,而CO 32-与HCO 3-都是较强的・OH 清除剂,酸性的环境(H +的存在)也不利于・OH 的存在,两者共同作用就使得・OH 急剧减少,从而使・OH 自由基反应减少,反应不能彻底进行。
此时可再采用臭氧与其它方法联合处理或采用其它的方法处理。
2.4反应温度对COD 去除率的影响在固定其它实验条件的情况下,考察温度对COD 去除率的影响。
考察了10℃、20℃、30℃和40℃四个温度对COD 去除率的影响,反应240min ,其结果见表2。
表2温度对COD 去除率的影响(%)温度(℃)反应时间(min )601201802401018.131.743.152.82020.133.246.554.23019.732.147.153.64018.530.142.551.6由表2可知,在温度较低时,随温度升高,COD 去除率略有增大。
这主要是因为温度升高使化学反应活化能降低,反应速率提高,从而有利于COD 的去除。
但温度较高时再提高温度,COD 去除率反而有所下降。
这主要是因为温度升高时,臭氧在水中的溶解度变小,降低了液相中臭氧的浓度,使反应速率下降,从而COD 去除率也有所下降。
但总的来说,温度对COD 去除率的影响并不大。
2.5反应动力学研究将2.3中反应时间对COD 去除率的影响的实验数据进行处理,以COD 初始浓度8000mg/L 为C 0,其它各个时间测得的COD 为C ,作ln (C 0/C )与时间的关系图,如图5所示。
图5ln (C 0/C )与反应时间的关系图由图5可以看出,在420min 的反应时间里,苯酚废水的COD 去除率与反应时间呈良好的线性关系。
这表明在臭氧化过程中,苯酚COD 去除率可用宏观一级反应描述。
3 结论臭氧化对高浓度苯酚废水COD 的去除有比较好的效果。
据本实验研究,可得到如下结论:3.1 臭氧流量对苯酚废水COD 的去除有一定的影响。
在臭氧流量较小时,COD 的去除率随臭氧流量增大而增大,但当流量达到某一值后,COD 去除率不再随臭氧流量增大而增大。
3.2溶液的初始p H 值对COD 的去除率有很大的影响,在p H 值为11—12左右时,COD 去除率最大。
3.3 随反应时间的增长,COD 的去除率增大。
但当COD 的去除率达91%左右时,COD 的去除率不再随反应时间的增长而增大。
单一臭氧氧化不能使高浓度苯酚的COD 彻底降解。
3.4 臭氧氧化苯酚动力学可用宏观一级反应描述。
参考文献[1]《三废治理与利用》编委会,三废治理与利用,北京:冶金工业出版社,1995[2]J.W.帕特森(美),工业废水处理技术手册,北京:化学工业出版社,1993[3]徐新华;等,水与废水的臭氧处理,北京:化学工业出版社,2003[4]云桂春;等,臭氧氧化法处理含蒽醌222磺酸染料废水,水处理技术,1986,12(4):194—20031第4期 臭氧氧化降解高浓度苯酚废水的研究。