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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：1240發(fā)布時(shí)間：2021-11-29
活性炭催化，作為在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的半間歇反應(yīng)器中從污染物流中消除的催化劑。溶液pH(2-10)，自由基清除劑(叔丁醇，0.04mol / L)，活性炭用量(0.416-8.33 g / L)，初始濃度(100-1000 mg / L)和在水溶液中的降解和礦化中，檢測(cè)了臭氧流量(2.3-12mg / min)對(duì)催化臭氧化過程的效率。是農(nóng)藥，除草劑和木材防腐劑的的一種成分，是水污染物之一。是白色固體，當(dāng)釋放到水源會(huì)造成水污染飲用水中推薦濃度水平為0.001 mg / L。其在室溫下溶于10-20mg / L范圍內(nèi)的水中。即使?jié)舛刃∮?.1mg / L時(shí)，該化合物也可能對(duì)植物，動(dòng)物和人類造成危害。
目前，已經(jīng)研究了幾種材料如活性炭，金屬離子，金屬氧化物，天然沸石和浸漬材料的能力，作為中的催化劑。近年來，活性炭被認(rèn)為是高效的臭氧化催化劑。該吸附劑被添加到臭氧化過程用于O-的分解3和由此生成的反應(yīng)性基團(tuán)如羥基自由基。在這項(xiàng)研究中，活性炭被用作從水溶液中催化臭氧化的催化劑
活性炭催化實(shí)驗(yàn)
催化臭氧化實(shí)驗(yàn)在半間歇流反應(yīng)器中作為中試規(guī)模進(jìn)行。使用體積為1000mL的玻璃噴霧器作為臭氧化，在底部配備燒結(jié)玻璃擴(kuò)散器，臭氧發(fā)生器和氧氣發(fā)生器。為了確定COP中催化劑的活性炭濃度，在選定條件(pH = 8，濃度= 100mg / L，接觸時(shí)間= 15分鐘)下測(cè)試各種濃度的活性炭濃度范圍為0.416-8.33g / L )。此外，本研究得到的結(jié)果表明，pH pzc活性炭為8.6。以前的研究表明，在高于pH的pH值下，活性炭表面的pzc羥基可能被去質(zhì)子化。因此，離解的表面酸基團(tuán)可能增加親核性質(zhì)。在這種條件下解離的是被放置在活性炭表面上的酸基團(tuán)導(dǎo)致與臭氧反應(yīng)增加速率。
為了解釋活性炭對(duì)羥基自由基產(chǎn)生速率的影響，研究了叔丁醇作為自由基清除劑對(duì)COP的影響。這里叔其具有6×10的反應(yīng)速率常數(shù)丁醇1個(gè)S -1與羥基自由基和3×10 -3 與臭氧被確立為清除劑。將叔丁醇溶液(0.04mol / L-2ml)加入到120ml反應(yīng)溶液中。圖1顯示了叔丁醇對(duì)活性炭催化臭氧化中降解的影響。如圖所示，在叔丁醇存在下30分鐘后，去除的SOP效率從79降低到54%。此外，在類似條件下，COP的效率從95降低到86%。因此，叔丁醇的存在顯著降低了在SOP和COP中的降解率。然而，自由基清除劑對(duì)COP的影響小于SOP。這些實(shí)驗(yàn)部分顯示COP受影響較小叔丁醇作為自由基清除劑。這可以歸因于活性炭在COP中的作用。換句話說，在COP中，活性炭提供了吸附分子的接觸表面，并且隨后的O3分子在它們都吸附在活性炭上之后被直接氧化。活性炭的催化劑存在下的臭氧化可以通過與O3分子的直接反應(yīng)和與羥基自由基的間接反應(yīng)而發(fā)生，因此自由基清除劑不顯著影響COP。
活性炭用量對(duì)降解的影響
在溶液體積為120ml，反應(yīng)時(shí)間為15分鐘的條件下，研究了活性炭用量在0.416-8.33g / L范圍內(nèi)對(duì)COPP中去除的影響。如圖2所示，在 0.416和8.33g / L 活性炭存在下，COPP去除的效率分別為10和97.5%。因此，在催化臭氧化中，的降解隨催化劑用量的增加而增加。這可以歸因于更大的可用性表面位點(diǎn)。此外，活性炭劑量的增加直接影響的降解。在劉等人 研究中，染料和COD去除率為66和48%，但使用上述催化劑時(shí)，去除效率提高到90和70%。
本研究已經(jīng)解釋了活性炭作為催化劑在的水溶液中的催化臭氧化的作用。COP中的pH，活性炭劑量和臭氧流速測(cè)定為8,8.33g L -1和12mg / min。這項(xiàng)工作還表明，作為自由基清除劑，通過叔丁醇，COP比SOP受影響小。在臭氧化處理中重復(fù)使用活性炭后，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，的去除效率與原生活性炭相比沒有明顯降低，表明在臭氧化過程中穩(wěn)定的活性。此外，在COP中的去除效率比SOP和活性炭吸附過程高出約1.2倍和6.7倍。此外，本研究中研究的動(dòng)力學(xué)模型表明，偽二階動(dòng)力學(xué)模型比其他模型得到更好的結(jié)果。因此，這些研究結(jié)果表明，活性炭在COP中用作從水溶液中除去難溶性污染物的合適催化劑。
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