［摘要］研究了活性炭吸附-催化臭氧氧化技術對印染廢水特征污染物的去除效果，探討了臭氧進氣流量、活性炭投加量、pH對特征污染物去除效果的影響，并考察了活性炭-臭氧的協同作用。結果表明，苯乙酮被篩選為印染廢水的特征污染物；活性炭吸附-催化臭氧氧化技術對苯乙酮的去除率隨臭氧進氣流量、活性炭投加量的增加而提高；臭氧進氣流量50 mg/L、活性炭投加量200 mg/L、pH=10為最優工藝條件，反應20 min苯乙酮去除率即可達92.3%。
印染廢水排放量大，經過常規生化、物化處理后，其出水仍含有較多難降解物質〔1〕。浙江某污水廠以處理印染廢水為主，提標后，COD遠不能達到《城市污水處理廠污染物排放標準》一級B標準要求，需進行改造。臭氧氧化法具有氧化能力強、反應條件溫和、不產生二次污染等優點〔2-3〕，但單純的臭氧氧化存在選擇性強、臭氧利用率低、運行操作成本高等缺點〔4〕。有研究表明，在活性炭協同臭氧反應中，活性炭兼具吸附作用與催化作用，可有效克服臭氧氧化法的缺點〔5-6〕，因此活性炭吸附-催化臭氧氧化技術具有良好的應用前景。筆者對該污水廠中印染廢水的特征污染物進行了篩選，分析了不同工藝條件下活性炭吸附-催化臭氧氧化技術對污染物的降解效果，并探討了臭氧-活性炭協同作用。
1·材料與方法
1.1實驗材料
苯乙酮，優級純，阿拉丁試劑有限公司；自配模擬廢水，苯乙酮質量濃度為20 mg/L，于實驗前一天配制，磁力攪拌器攪拌24 h。
顆粒活性炭（GAC），購自江蘇宜興序水環保設備有限公司，使用前先用大量去離子水清洗，然后在沸水中煮約2 h后用去離子水洗至中性。洗凈后的活性炭于105℃下烘干，然后篩選出833μm的活性炭供實驗使用。
1.2反應裝置
反應裝置見圖1。反應器為柱狀玻璃材質，內徑5 cm，凈高45 cm，凈容積0.8 L，浸在恒溫水浴槽中。反應器底部設一多孔砂芯板（平均孔徑15~40μm），使氣體均勻進入。臭氧發生器型號為CHY-6，氧氣為氣源。
實驗流程：將模擬廢水和活性炭加入反應器，同時將純氧和自來水通入臭氧發生器，將制得的臭氧通入反應系統。通過流量計控制預定流量的氣體進入反應器與廢水反應，尾氣中臭氧被KI吸收瓶吸收。從取樣口處獲取不同時刻的水樣進行分析。
1.3分析方法印染廢水中的有機物〔1，7〕采用6890-5973型GC-MS（美國Agilent公司）分析，色譜柱為HP-5石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），檢測器選用氫火焰檢測器（FID）。分析條件為：He作載氣，流量為1.0 mL/min，進樣口溫度為280℃，柱溫為60℃，保持2 min后以20℃/min的速度升溫至240℃，終溫保持2 min；進樣量為0.2μL，分流比為35∶1；質量掃描范圍為15~500 amu；電離方式為EI，電子轟擊能量70 eV，倍增電壓2 400 V；離子源溫度280℃。苯乙酮的測定〔8〕采用LC-2010AHT型HPLC（日本島津公司）。檢測器為紫外檢測器，色譜柱為Inertsil ODS-SP（4.6×150 mm，5μm）。分析條件：流動相為V（甲醇）∶V（水）=50∶50，檢測波長為245 nm，流速為1.0 mL/min，柱溫為25℃，進樣量為25μL。
2·結果與討論
2.1特征污染物的篩選
印染廢水經過生化、物化反應后，終沉池中的COD仍高達112 mg/L。為篩選印染廢水特征污染物，對初沉池、二沉池、終沉池出水進行GS-MS分析。結果表明印染廢水的有機成分復雜，水樣中都能檢出的含量相對較高的物質分別是苯乙酮、三氯甲烷、2-氯-2-甲基戊烷（見表1），其中苯乙酮在初沉池、二沉池、終沉池出水中的相對含量不斷升高，終沉池出水中苯乙酮最高，占出水總有機污染物的24.5%。因此，選取苯乙酮作為印染廢水的特征污染物。
2.2工藝參數的影響
2.2.1臭氧進氣流量的影響
調節反應pH為6.0，保持反應溫度為25℃，投加200 mg/L活性炭，考察臭氧進氣流量對苯乙酮去除效果的影響，如圖2所示。
由圖2可知，隨著臭氧進氣流量增加，苯乙酮降解速率提高。當臭氧量為0時（即單獨活性炭吸附），活性炭的作用隨時間表現為先吸附后解吸，最終去除率僅為7.2%。臭氧流量為20、30、40、50 mL/min時，經過60 min對苯乙酮的去除率都能達到98%以上。其中臭氧流量為50 mL/min時，5 min苯乙酮去除率即可達60%。苯乙酮去除率隨臭氧進氣流量的增大而提高，主要是氣相臭氧濃度的增加改善了臭氧從氣相到液相的傳質過程，加快了反應過程。
2.2.2活性炭投加量的影響
調節反應pH為6.0，保持反應溫度為25℃，臭氧進氣流量為50 mL/min，考察活性炭投加量對苯乙酮去除率的影響，見圖3。
由圖3可知，投加活性炭可使苯乙酮的去除速率在前20 min顯著提高。其中活性炭投加量為200mg/L的試驗組在20 min時對苯乙酮的去除率達到90.5%。說明活性炭吸附-催化臭氧氧化技術可更快去除苯乙酮，有效節省臭氧用量。
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