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臭氧催化氧化去除水中MTBE的连续流试验
  • 作者:    来源:宜兴市海源环保设备有限公司    时间:2010-1-21 14:11:02    点击:3117
臭氧催化氧化去除水中MTBE的连续流试验
甲基叔丁机醚(MTBE)是一种被广泛使用的石油添加剂,具有一定的遗传毒性和轻微的生殖毒性,同时还具有很高的化学和生物稳定性以及较高的溶解度,臭氧很难单独将其氧化,但臭氧催化氧化可以在反应过程中产生具有强氧化能力的羟基自由基,故能显著提高臭氧氧化去除水中MTBE的效果。笔者考察了在连续流状态下,高硅沸石、活性氧化铝负载的氧化镁、活性氧化铝这3种催化剂臭氧氧化去除MTBE的效果,分析了臭氧分解、催化剂吸附、断面流速及臭氧投量等因素对去除MTBE的影响。
1试验材料与方法
1.1试验装置及材料
为接近实际情况,试验采用连续流进行研究。试验温度为(20±2)℃,所有试验用水均有蒸馏水配置,并用氢氧化钠溶液调节原水的pH,使之为7.0±0.1。取样前向50ml比色管中加入0.1mol/L的Na2S2O3溶液0.6ml,取50 ml水样并加入10g无水硫酸钠和3 ml正戊醇。试验用催化剂为无粘结性高硅沸石、活性氧化铝负载的氧化镁(自制)、活性氧化铝。
1.2测定方法
MTBE的浓度:气象色谱(Agilent4890D,GC-FID);O3浓度:紫外分光光度计(752型)。
2结果与讨论
2.1不同催化剂对水中臭氧的分解效果
研究催化剂存在时臭氧的吸附、分解情况有助于更好地理解臭氧催化氧化有机物的机理。将蒸馏水的pH值调为7.0±0.1,把反应器Ⅰ和反应器Ⅲ直接相连,用蠕动泵控制流速。试验采用的流速为0.85、1.49、2.13m/h,对应的空床停留时间分别为10、5.7、4min。
试验发现,不同浓度的臭氧水溶液通过高硅沸石后,出水的臭氧浓度在12min内开始稳定,并在4h内保持0.2mg/L以下,且提高臭氧初始浓度和流速对初岁的臭氧浓度几乎无影响。即使臭氧初始浓度为4.83mg/L,其出水浓度≤0.2 mg/L。
进一步试验发现,高硅沸石对水中臭氧油很强的吸附能力,当臭氧浓度增加到10ml/L时,其吸附量约为0.24mgO3/g。Fujita发现,单位体积高硅沸石堆臭氧吸附量是水中臭氧浓度的80倍。Fujita认为臭氧在高硅沸石上的吸附主要与高硅沸石的SiO2/AlO3值为孔隙结构有关,它的表面存在非极性的憎水Si-O-Si≡基团,由于硅几乎是电中性的,高SiO2/AlO3值降低了高硅沸石表面与水的亲和力,而臭氧分子的偶极矩(0.46D)比水分子的(1.85D)低的多,所以臭氧极性较弱,易被高硅沸石表面吸附。关于臭氧在高硅沸石上的分解及吸附规律还需做进一步研究。
流速对氧化镁、活性氧化铝分解臭氧的影响
氧化镁对臭氧的分解率随流速的增大而显著降低。当流速为0.85、1.49m/h是,随臭氧初始浓度的增大,出水中的臭氧浓度(C)的增幅增大;在流速为2.13m.h时,不同臭氧初始浓度下的出水臭氧浓度相差不大。活性氧化铝对臭氧的分解率降低较缓慢,在相同流速和不同臭氧初始浓度下,出水的臭氧浓度都相差不大。在臭氧初始浓度相同的情况下,催化剂对臭氧的分解率均随流速的增大而降低,即随着停留时间的缩短而降低。
2.2催化剂对MTBE的吸附
MTBE有一定的挥发性,曝气对其有吹脱作用,
 
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