电催化+臭氧氧化工艺对酒厂废水COD降解效率的研究

摘要：

膜打交道O3硫化(MCO)艺新技能设计流程以疏水膜为O3带来丰厚的液气打交道界面显示，更具较高O3传质有吸收率。其实，MCO艺新技能设计流程以O3直接性硫化遵循，对废底层的自来水面可挥发破坏物的彻底清除有强大的选取性，硫化吸收率有待于上升。实现电崔化疏水膜将MCO艺新技能设计流程与电化工新技能设计流程相切合，打造了新形的膜打交道电崔化O3硫化(ECMCO)艺新技能设计流程。ECMCO艺新技能设计流程以高等级硫化流程遵循，对底层的自来水面硝基苯的彻底清除有吸收率显著促进，此次上升了O3传质有吸收率和制度的硫化吸收率。ECMCO艺新技能设计流程对酒厂污废水 的什么是生化出水量来进行高度清理后，底层的自来水面COD调至50 mg·L?1接下来，浑浊度非常法除，总操作用电量显著最低MCO和MCO+H2O2艺新技能设计流程。对於O3艺新技能设计流程在水清理运用中传质有吸收率低、矿化吸收率差、操作用电量高的情况，ECMCO新技能设计流程带来了可行性的避免细则，有更好的研究分析社会价值和运用发展。

臭氧的氧化还原电位(2.07 V)较高，具有较强的氧化、杀菌、消毒等能力，是水处理领域公认的一种绿色氧化剂和消毒剂[1-2]。然而，臭氧氧化技术在工程应用过程中普遍存在臭氧利用率低和能耗高的问题[3]。为提高臭氧氧化功效，可采取以下两方面措施：1)增大气液接触面积，提高臭氧与液相间的传质效率；2)通过臭氧分解产生·OH的方法提高臭氧的反应速率和氧化能力。

为提高臭氧气液间的传质效率，研究者将多孔疏水膜应用于臭氧传质，开发了新型的膜接触器。多孔疏水膜既可作为气、液两相的分隔界面，又在膜孔处提供丰富的气液接触界面[4-5]。与填充塔、鼓泡塔和射流负压投加器等传统接触工艺相比，膜接触工艺具有以下优点：1)单位体积内气液接触面积可以提高1~2个量级[6]；2)气、液两相独立流动，便于控制；3)气相中分子通过扩散方式直接溶于液相，而不是在压力作用下以气泡形式进入液相，避免了液泛、乳液、雾沫夹带等棘手问题；4)可将膜组件作为模块化组合单元，便于工业应用放大[7-8]。

臭氧在废水处理过程中可与有机污染物直接反应。反应主要通过氧化还原、环加成以及亲电取代等途径进行，具有选择性较强、有机污染物矿化效率低等特点。臭氧间接反应通过臭氧的分解产物(如羟基自由基，·OH)进行，具有反应速率快、无选择性和矿化程度高[9-10]等特点。膜接触臭氧氧化(membrane contact ozonation，MCO)工艺以臭氧直接氧化为主，因而存在反应速率慢、矿化效率低的问题。为了在臭氧高效传质的基础上强化臭氧工艺的氧化能力，有必要将臭氧间接反应与MCO工艺耦合，构建新型的膜接触臭氧氧化工艺。

本研究制备了具有电催化功能的疏水膜，并通过MCO与电化学反应结合构建了膜接触电催化臭氧氧化(electro-catalytic membrane contact ozonation，ECMCO)工艺。电催化疏水膜可将气相中多余的氧气电催化还原为过氧化氢(H2O2)；H2O2催化臭氧分解转化为·OH，可明显提升系统的氧化能力。以硝基苯为特征污染物，考察了ECMCO工艺对臭氧难降解污染物的降解效果，明确了高级氧化的反应途径，探究了膜接触传质和电化学反应之间的协同效应。更后，以对酒厂废水的生化出水深度处理为例，评估了ECMCO工艺对实际废水的处理效果，以期为工程应用实践提供参考。

1. 材料与方法

1.1. 实验所的原材料本测试适用最主要化学药品以及：浓盐酸钠(AR)、二水合草酸钛钾(AR)、硝基苯(AR)、过硫化氢(30%)、甲醇(HPLC)、乙腈(HPLC)等。之内化学药品均购自国药化学药品公司的。以热压法将多孔碳植物纤维纸额定负载于聚四氟氯乙烯疏水膜界面，冶炼金属电催化反应疏水膜。测试适用酒厂焦化废污水生化学留水来源于某酒厂焦化废污水处理技术站。

1.2. 测试方法

硝基苯质量有机废气浓度使用液质色谱法开始测试，液质色谱仪为1260 Infinity(安捷伦)，流通相为超去离子水和甲醇，流通对比例30∶70，测试光的波长262 nm，恢复日子7 min。过防氧化氢质量有机废气浓度使用草酸钛钾显色法开始测试[11]。广泛采用电子器材自旋嗡嗡声波谱(ESR)仪对指标安全体系中·OH开始定性处理探讨[12]。广泛采用光电催化物质作业站开始伏安性扫锚，定性分析指标安全体系中的光电催化物质发应。

1.3. 实验方法

ECMCO技艺的设汁目的如1下图。

电促使剂的作用的发生发生症状疏水膜将气、液两相跳仓，疏水层与气相色谱仪碰触到，能以为纯氧和二氧化碳的视频传输出入口，纯氧和二氧化碳能够对外向外扩散转移习惯开始液质，传质的过程无泡；电促使剂的作用的发生发生症状层与液质碰触到，并且做好为无机化学上的发生发生症状的金属电极。纯氧能够疏水层对外向外扩散转移至电促使剂的作用的发生发生症状层，以2自动化前提条件替换为H2O2(的发生发生症状式(1))；H2O2促使剂的作用的发生发生症状对外向外扩散转移至电促使剂的作用的发生发生症状层的二氧化碳细化变为为·OH(的发生发生症状式(2))；·OH与无机弄脏源物最快的发生发生症状，实现了弄脏源物的极有效率清理[13-14]。

各组实验中硝基苯初始浓度均为30 mg·L?1，电解质为50 mmol·L?1 Na2SO4溶液，液量为120 mL。臭氧通过臭氧发生器制备，以氧气为气源；臭氧浓度为40 mg·L?1，气相流量为60 mL·min?1。阳极为钛钌板状电极，阴极为电催化疏水膜；阴阳极有效面积均为5 cm × 5 cm，电流强度为25 mA。

只为考查ECMCO生产新工艺对合理污水的加工的效率，对酒厂污水生化模式喷水做好了广度加工。液量为180 mL，臭氧杀菌酸度为40 mg·L?1，气质联用数据流量为20~80 mL·min?1，槽压为1.9~2.5 V，无电解法质填加。COD相比分子量为反馈具体步骤中某此时COD与反馈前COD之比，其波动研究方法可反馈各生产新工艺对COD的除去的效率。

2. 结论

1)与MCO和钛电极具体步骤好于，ECMCO对硝基苯的快速清理率急剧提供。纯氧和三氧使用疏水层扩散作用至电催化钝化剂的作用剂的作用钝化层，纯氧在电催化钝化剂的作用剂的作用钝化层内电催化钝化剂的作用剂的作用钝化复原为H2O2。H2O2催化钝化剂的作用剂的作用钝化三氧转化生产·OH，而·OH增强了硝基苯的钝化分解。2)电促使层内行成的H2O2可将液气介面处活性氧老化如何快速葡萄糖氧化物的，曾大活性氧老化传质驱动包力，活性氧老化传质为老式技艺设备的3倍。活性氧老化普遍存在的的条件下，电促使产H2O2的恢复原直流电压凸显资料，有可能是会因为活性氧老化损耗那部分H2O2，加速了空气的电化工恢复原方式。ECMCO技艺设备中，活性氧老化传质和电化工恢复原方式互相加速，仅以硝基苯的高级的氧化物的为化学降解经过，是其氧化物的工作能力极大升高的重点原因分析。3) ECMCO加工对酒厂废气生物化学上水流的的深度工作有比较显著的疗效，对比度全树脂吸附，COD降落到50 mg·L?1L下例。有机化学上生理反应需要量的电仅为老化能量使的使用量的8.9%，无法需要量许多能量，但是行使老化的使用量比较显著变少，故ECMCO与MCO和MCO+H2O2加工比起来，极具比较显著的市场利用效率。

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