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活性炭催化

閱讀:1298發(fā)布時間: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,檢測了臭氧流量(2.3-12mg / min)對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,該化合物也可能對植物,動物和人類造成危害。

  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

  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,接觸時間= 15分鐘)下測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?;钚蕴康拇呋瘎┐嬖谙碌某粞趸梢酝ㄟ^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。

活性炭臭氧化

  活性炭用量對降解的影響

  在溶液體積為120ml,反應(yīng)時間為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,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,本研究中研究的動力學(xué)模型表明,偽二階動力學(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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