活性炭催化過二硫酸鹽降解水中難生化有機(jī)污染物.pdf

1、過二硫酸鹽活化技術(shù)是基于硫酸根自由基(SO4-*)的一種新型高級(jí)氧化技術(shù),近年來剛剛興起,在難生化有機(jī)廢水處理領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。過二硫酸鹽活化方法的研究是其發(fā)展過程中的熱點(diǎn)之一。
　　 本文用活性炭(GAC)在常溫常壓下直接非均相催化過二硫酸鹽(PS),對(duì)水中難生化有機(jī)物酸性橙7(A07)、活性黑5(RB5)和活性艷橙(X-GN)進(jìn)行降解,并對(duì)活性炭催化過二硫酸鹽體系的初始步驟自由基機(jī)理進(jìn)行研究,目的是開發(fā)更加高效、節(jié)能的

2、有機(jī)廢水處理新技術(shù)。本方法在常溫常壓下進(jìn)行,反應(yīng)條件溫和,操作簡單,無需外加能量,無二次污染,無污泥產(chǎn)生,對(duì)難生化有機(jī)物具有良好的降解效果,是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ乃幚砑夹g(shù)。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 (1)GAC催化PS體系降解AO7:考察了PS濃度、GAC投加量、AO7初始濃度、初始pH值對(duì)GAC/PS體系的影響。與單獨(dú)PS氧化體系(AO7去除率8％)和單獨(dú)GAC吸附體系(AO7去除率20％)相比,GAC/PS聯(lián)合體系具有

3、明顯的協(xié)同作用(AO7去除率80％)。三種體系(PS體系、GAC體系和GAC/PS體系)對(duì)AO7的脫色都遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(R2＞0.95),其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)分別是0.010 h-1、0.042h-1和0.397 h-1。PS濃度越高、GAC投加量越多,GAC/PS體系降解效果越好;高濃度和低濃度的AO7溶液在GAC/PS體系中處理效果都很好;近中性環(huán)境是該體系的最適初始pH值。由紫外可見譜圖和總有機(jī)碳(TOC)測(cè)定可知,GAC/PS體

4、系不僅對(duì)AO7脫色,而且礦化率較高。當(dāng)PS和AO7摩爾比為100/1,GAC為1g/L的條件下,5 h內(nèi)AO7脫色率達(dá)80％,萘環(huán)去除50％,TOC去除率為48％。PS的分解遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(無論是否存在AO7),其分解速率常數(shù)隨著PS濃度的增加而降低,隨著GAC投加量的增加而提高。當(dāng)用另外兩種難生化有機(jī)物活性黑5(RB5)和活性艷橙(X-GN)作為模型污染物質(zhì)時(shí),GAC/PS體系也表現(xiàn)出了類似的協(xié)同作用。
　　 (2)GAC

5、/PS體系可對(duì)典型難生化有機(jī)物AO7、RB5和X-GN有很好的降解效果。GAC/PS體系是吸附與催化氧化共存的體系,研究吸附與氧化的相互作用很有必要。通過研究不同操作方式和GAC重復(fù)使用時(shí)對(duì)AO7的處理效果得知:吸附對(duì)氧化存在抑制作用,原因可能是吸附在GAC表面的AO7占據(jù)了催化位點(diǎn),氧化劑無法靠近GAC;GAC/PS體系中GAC可以重復(fù)使用4次,隨著GAC使用次數(shù)的增加,GAC部分失活,但隨著氧化劑濃度的增加,GAC失活程度減少。重復(fù)

6、使用后GAC的吸附能力隨著使用次數(shù)的增加而減少,其表面含氧官能團(tuán)、表面微觀形態(tài)(通過SEM測(cè)定)和表面化學(xué)物質(zhì)(通過EDS測(cè)定)變化不大。因此,GAC重復(fù)使用過程中失活的原因主要是由有機(jī)物在GAC表面的吸附引起的。
　　 (3)GAC/PS體系有明顯的協(xié)同作用,這種協(xié)同作用是由于GAC/PS體系中產(chǎn)生了硫酸根自由基SO4-*或羥基自由基·OH。用醇類和苯酚作為自由基俘獲劑得出結(jié)論:GAC/PS體系中自由基對(duì)有機(jī)物的降解主要發(fā)生在