【正文】
臭氧化降解乙酸的影響在初始 pH=,每升模擬廢水催化劑加入量為 15g,臭氧濃度對(duì)臭氧化乙酸降解效率的影響如圖 35 所示。由圖可知,隨著臭氧濃度的增大,乙酸的降解率逐漸的增大,當(dāng)臭氧濃度達(dá)到 60mgL1 的時(shí)候,繼續(xù)增加臭氧濃度,不能提高乙酸的去除率,因此實(shí)驗(yàn)選擇臭氧濃度為 60mgL1。 COD(t)/COD() t O3=40mg/L36/ O3=80mg/L圖35 臭氧濃度對(duì)催化臭氧化降解乙酸的影響 Effects of ozone concentration on the degradation of acetic acid by catalytic ozonation 氣流量對(duì)催化臭氧化降解乙酸的影響催化臭氧化水處理工藝是一個(gè)氣液固的多相反應(yīng),臭氧化氧氣流量對(duì)臭氧化效率具有重要的影響。,每升模擬廢水催化劑加入量為 15 g,進(jìn)氣流量對(duì)臭氧化乙酸降解效率的影響如圖36所示。結(jié)果表明,當(dāng)臭氧產(chǎn)量為60mgL1,氣體流量超過45 Lh1后,進(jìn)一步提高氣體流量對(duì)乙酸的去除幾乎沒有影響。表明該條件下催化臭氧化降解乙酸的反應(yīng)處于化學(xué)反應(yīng)控制狀態(tài)。 COD(t)/COD() t VG=35L/h 40/ VG=5L/h 48/圖36 氣流量對(duì)催化臭氧化降解乙酸的影響 Effect of the gas flow rate on catalytic ozonation degradation of acetic acid TBA 對(duì)催化臭氧化降解乙酸的影響通常情況下,催化劑在異相催化臭氧氧化有機(jī)物過程中有兩種作用。一是增加 OH形成 ,因?yàn)镺H 能直接降解有機(jī)物。另一種是有機(jī)物與催化劑表面的活性位點(diǎn)形成復(fù)雜的絡(luò)合物,然后絡(luò)合物再降解。實(shí)驗(yàn)探討了催化臭氧氧化降解乙酸的反應(yīng)機(jī)制。叔丁醇對(duì) HO的反應(yīng)速率常數(shù)是 6108 M?1s?1,而叔丁醇對(duì)臭氧反應(yīng)速率常數(shù)是小于 M?1s?1,因而實(shí)驗(yàn)研究了叔丁醇作為 HO的捕獲劑對(duì)體系臭氧化效率的影響,結(jié)果圖 37 所示。圖 37 結(jié)果表明,在催化臭氧化體系中加入叔丁醇后乙酸的去除率和單獨(dú)臭氧降解乙酸幾乎不變,初步判定該催化臭氧化體系遵循羥基自由基機(jī)理。 COD(t)/COD() t TBA O3 V25TiO2AlF3/l2O3圖 37 TBA 對(duì)催化臭氧化降解乙酸的影響 Effect of the TBA on catalytic ozonation degradation of acetic acid 結(jié)論(1),制備的催化劑V 2O5TiO2AlF3/Al2O3能有效的降解乙酸,同時(shí)實(shí)驗(yàn)研究各制備條件對(duì)催化劑活性的影響,提高催化劑表面的釩鈦比或者增加催化劑前驅(qū)體NaF的濃度都能提高催化劑的催化活性。(2) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探討催化臭氧化體系的機(jī)制,叔丁醇實(shí)驗(yàn)表明,該催化劑遵循羥基自由基機(jī)理。第四章 總結(jié)與展望1 總結(jié)臭氧的氧化性具有一定的選擇性,臭氧的這個(gè)特性直接限制了臭氧在水處理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。針對(duì)臭氧的這種缺陷,人們對(duì)臭氧水處理技術(shù)作了很大的改進(jìn),發(fā)明了以臭氧為基本氧化劑的高級(jí)氧化技術(shù)(即AOP) 。然而,目前人們對(duì)臭氧類高級(jí)氧化技術(shù)的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟。本論文以乙酸這種典型有機(jī)物為研究對(duì)象,考察了催化劑V 2O5TiO2AlF3/Al2O3催化臭氧化降解乙酸的性能。為了提高臭氧氧化降解乙酸效率,通過浸漬法制備了V 2O5TiO2AlF3/Al2O3催化劑。通過催化臭氧化過程中乙酸的降解效果來評(píng)價(jià)催化劑的活性。實(shí)驗(yàn)研究了影響催化劑活性的因素(催化劑表面釩的負(fù)載量)。結(jié)果表明,催化劑表面釩增加是有助于增加催化活性。此外, VO2TiO2/Al2O3催化臭氧化降解乙酸機(jī)制符合羥基自由基機(jī)理。根據(jù)上述理論,我們認(rèn)為催化劑表面羥基濃度決定了臭氧氧化降解乙酸去除率大小。得到主要結(jié)論如下:(1) 用NaF制備的V 2O5TiO2AlF3/Al2O3催化劑相比于聚四氟乙烯和AlF 制備的催化劑更具活性,催化效果更好。并且NaF的含量越高,催化劑的活性越大。(2) 催化劑表面的釩鈦比越高,催化劑的活性越大(3) pH值對(duì)催化臭氧化降解乙酸的效率并沒有影響,與單獨(dú)臭氧氧化比較,催化氧化具有最大的COD去除率,時(shí)活性最大 。2 展望 針對(duì)臭氧及異相催化臭氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀并結(jié)合本工作的研究成果,在臭氧及催化臭氧水技術(shù)方面,存在以下的一些問題需要進(jìn)一步的研究和完善: (1) 對(duì)于催化劑的制備仍有優(yōu)化的余地。另外,必須探明不同前驅(qū)體和制備方法與催化劑比表面積、催化劑的孔率、催化劑的催化活性等之間的關(guān)系,以進(jìn)一步指導(dǎo)催化劑的開發(fā)和優(yōu)化工作。(2) 在本論文的工作中,V 2O5TiO2AlF3/Al2O3/O3 的作用機(jī)制、催化臭氧化體系的動(dòng)力學(xué)特性研究還未研究,真正的催化作用機(jī)制研究還不夠深入。因此有必要深入探討催化劑制備方法、催化劑的L酸強(qiáng)度和催化臭氧化活性三者之間的關(guān)聯(lián)性,以加快該催化臭氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。(3) 實(shí)驗(yàn)利用催化劑 V2O5TiO2AlF3/Al2O3/O3 僅僅處理了一種有機(jī)物,并沒有對(duì)實(shí)際有機(jī)廢水進(jìn)行處理,需進(jìn)一步完善在實(shí)際水體中實(shí)驗(yàn),通過完善催化劑的應(yīng)用范圍,推動(dòng)異相催化臭氧化水處理技術(shù)的發(fā)展。 參考文獻(xiàn)[1] Sheng H L , Kuo L Y. 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