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pH值影響催化臭氧氧化效果的回答

發(fā)布時(shí)間:2022-07-12人氣:

問:大家知道,偏堿性條件有利于單獨(dú)臭氧氧化,該條件下臭氧分解速度很快。在催化臭氧狀況下,堿性條件是否也更有利于臭氧發(fā)揮效果? 

答:就pH值和堿度影響問題,在此表達(dá)我團(tuán)隊(duì)的共識(shí)。

我們并不懷疑很多文獻(xiàn)報(bào)道:pH值高,臭氧分解加快,生成•OH,形成高級(jí)氧化機(jī)制。

但我的研究生做了大量實(shí)際工業(yè)廢水深度處理的試驗(yàn)研究,結(jié)果并非這樣。一般水質(zhì)條件下,pH值(6.0 – 9.0)對(duì)催化臭氧化去除有機(jī)物的影響甚小;若廢水的堿度很高(1000 – 3000 mg/L,CaCO3計(jì)),調(diào)至弱酸性(pH6.5)處理效果明顯改善。

大家知道:大氣中有少量的CO2,所以自然水體中存在著CO2的溶解平衡。但CO2偏化學(xué)溶解,在一些條件下溶解量加大:

CaCO3 + CO2+ H2→ Ca2+ + HCO3- 

由此形成水質(zhì)指標(biāo)中的“堿度”。實(shí)際上,廢水生物處理中不斷形成CO2,處理后廢水的堿度是升高的,一般在300 mg/L左右(以CaCO3計(jì))。也就是說:實(shí)際生化處理后,廢水都存在著碳酸根電離平衡。

但在不同的pH值條件下,HCO3CO32-存在著相應(yīng)的電離平衡。當(dāng)pH值高時(shí),CO32-比例高;而CO32-HCO3-•OH的更強(qiáng)猝滅劑。這種情況下,pH值高對(duì)廢水的高級(jí)氧化并無益處。這就是我們的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。

在此強(qiáng)調(diào):文獻(xiàn)講的pH值高有利,與我們上述觀點(diǎn)并不矛盾。前者講的實(shí)驗(yàn)室人工配水,后者講的是實(shí)際工業(yè)廢水生化處理后出水。在催化劑大量存在條件下,水中OH -根催化效果更為次要,而CO 32-猝滅•OH的作用更為突出。

很早,研究生們用鋼鐵企業(yè)焦化廢水做實(shí)驗(yàn),證實(shí)了催化臭氧的效果:

圖片

pH值幾乎沒有影響:

圖片

 
    后來發(fā)現(xiàn)造紙廢水堿度高,影響催化臭氧化。先將原廢水(pH8.11)軟化(驅(qū)除碳酸根),再調(diào)至中性(pH7.78),催化臭氧化效果大幅提高:

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  還碰到過白酒釀造廢水堿度也很高,這次我們“偷懶”,不做軟化,僅將原始pH值從7.6調(diào)至6.5,效果同樣顯著:

圖片

 

有關(guān)成果發(fā)表:

[1] Xufang Li, Weiyu Chen, Luming Ma, Hongwu Wang and Jinhong Fan. Industrial Wastewater Advanced Treatment Via Catalytic Ozonation with an Fe-Based Catalyst. Chemosphere 195, (2018): 336-343.

[2]陳煒彧,李旭芳,馬魯銘.鐵基催化劑催化臭氧深度處理煤化工廢水.環(huán)境工程學(xué)報(bào),2018121):86-92

文章來源:馬魯銘 鐵基催化劑催化臭氧

標(biāo)簽: pH值 催化臭氧氧化

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