2.2.3 pH的影響
保持臭氧進氣流量為50 mL/min,活性炭投加量為200 mg/L,反應溫度為25℃,考察pH對苯乙酮降解效果的影響,如圖4所示。
由圖4可知,pH=2時降解效果最差,去除率為75.0%;pH=10時降解速度最快,且降解效果最好;pH=6、8時,降解效果相近。前10 min內,除pH=12外,苯乙酮去除速率隨著pH的增加而顯著增加;pH=12時苯乙酮去除速率降低是因為水中的·OH發生極快的猝滅反應,導致氧化苯乙酮的·OH大量減少〔9〕。總的來說,堿性時的去除效果比酸性時的要好,除pH=2外,不同pH下苯乙酮的最終去除率都在92%以上。這是因為苯乙酮的去除受氧化與吸附綜合作用的影響:一方面,活性炭的吸附能力隨pH的增加而降低;另一方面,臭氧在堿性條件下的氧化能力強于酸性條件(酸性下,臭氧氧化主要表現為分子的直接氧化,堿性下由于水中OH-促進了·OH生成,故臭氧氧化主要表現為自由基無選擇性的強氧化作用〔5〕)。同時有文獻表明〔10〕,不論堿性或酸性條件,活性炭都能催化臭氧產生自由基,加快反應進行。
2.3臭氧與活性炭的協同作用
當苯乙酮為100 mg/L,活性炭投加量為800mg/L,臭氧進氣流量為100 mg/L,反應溫度為25℃時,不同pH下單獨臭氧氧化、單獨活性炭吸附以及臭氧和活性炭協同反應40 min后的COD去除率見圖5。整理數據時將協同因子定義如下:
由圖5可知,活性炭吸附對COD的去除率最高可以達到47.4%(pH=5),最低為20.6%(pH=10)。吸附作用在酸性條件下明顯好于堿性條件。
pH在5~8時,臭氧對COD的去除率較高,為58%~62%。pH為9、10時,COD去除率反而有所下降,很可能是因為堿性下臭氧催化氧化苯乙酮時產生大量小分子,同時增加反應過程中的COD,從而增加了實際需要去除的COD。
當pH從4增至10時,協同因子先減小后增大。pH為4~8時,協同因子均<1.0,說明此pH區間內活性炭和臭氧無明顯協同作用。pH=10時,臭氧氧化、活性炭吸附、活性炭吸附-催化臭氧氧化對COD的去除率分別為46.2%、20.6%、83.8%,協同因子達到1.25,表明此時體系存在明顯的協同作用。
3·結論
(1)印染廢水終沉池出水中相對含量較高的有機物為苯乙酮、三氯甲烷、2-氯-2-甲基戊烷,其中苯乙酮占出水總有機污染物的24.5%。
(2)在吸附-催化氧化體系中,苯乙酮的去除率隨著臭氧流量、活性炭投加量的增加而增加,隨pH的增加先上升后下降,pH=10時去除率最高。
(3)臭氧-活性炭協同作用在pH=10時最大,此時COD去除率為83.8%。
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