臭氧催化氧化去除水中MTBE的連續(xù)流試驗(yàn)
甲基叔丁機(jī)醚（MTBE）是一種被廣泛使用的石油添加劑，具有一定的遺傳毒性和輕微的生殖毒性，同時(shí)還具有很高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性以及較高的溶解度，臭氧很難單獨(dú)將其氧化，但臭氧催化氧化可以在反應(yīng)過程中產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基，故能顯著提高臭氧氧化去除水中MTBE的效果。筆者考察了在連續(xù)流狀態(tài)下，高硅沸石、活性氧化鋁負(fù)載的氧化鎂、活性氧化鋁這3種催化劑臭氧氧化去除MTBE的效果，分析了臭氧分解、催化劑吸附、斷面流速及臭氧投量等因素對去除MTBE的影響。
1試驗(yàn)材料與方法
1.1試驗(yàn)裝置及材料
為接近實(shí)際情況，試驗(yàn)采用連續(xù)流進(jìn)行研究。試驗(yàn)溫度為（20±2）℃,所有試驗(yàn)用水均有蒸餾水配置，并用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)原水的pH,使之為7.0±0.1。取樣前向50ml比色管中加入0.1mol/L的Na2S2O3溶液0.6ml，取50 ml水樣并加入10g無水硫酸鈉和3 ml正戊醇。試驗(yàn)用催化劑為無粘結(jié)性高硅沸石、活性氧化鋁負(fù)載的氧化鎂（自制）、活性氧化鋁。
1.2測定方法
MTBE的濃度：氣象色譜（Agilent4890D,GC-FID）；O3濃度：紫外分光光度計(jì)（752型）。
2結(jié)果與討論
2.1不同催化劑對水中臭氧的分解效果
研究催化劑存在時(shí)臭氧的吸附、分解情況有助于更好地理解臭氧催化氧化有機(jī)物的機(jī)理。將蒸餾水的pH值調(diào)為7.0±0.1，把反應(yīng)器Ⅰ和反應(yīng)器Ⅲ直接相連，用蠕動泵控制流速。試驗(yàn)采用的流速為0.85、1.49、2.13m/h，對應(yīng)的空床停留時(shí)間分別為10、5.7、4min。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同濃度的臭氧水溶液通過高硅沸石后，出水的臭氧濃度在12min內(nèi)開始穩(wěn)定，并在4h內(nèi)保持0.2mg/L以下，且提高臭氧初始濃度和流速對初歲的臭氧濃度幾乎無影響。即使臭氧初始濃度為4.83mg/L，其出水濃度≤0.2 mg/L。
進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高硅沸石對水中臭氧油很強(qiáng)的吸附能力，當(dāng)臭氧濃度增加到10ml/L時(shí)，其吸附量約為0.24mgO3/g。Fujita發(fā)現(xiàn)，單位體積高硅沸石堆臭氧吸附量是水中臭氧濃度的80倍。Fujita認(rèn)為臭氧在高硅沸石上的吸附主要與高硅沸石的SiO2/AlO3值為孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，它的表面存在非極性的憎水Si-O-Si≡基團(tuán)，由于硅幾乎是電中性的，高SiO2/AlO3值降低了高硅沸石表面與水的親和力，而臭氧分子的偶極矩（0.46D）比水分子的（1.85D）低的多，所以臭氧極性較弱，易被高硅沸石表面吸附。關(guān)于臭氧在高硅沸石上的分解及吸附規(guī)律還需做進(jìn)一步研究。
流速對氧化鎂、活性氧化鋁分解臭氧的影響
氧化鎂對臭氧的分解率隨流速的增大而顯著降低。當(dāng)流速為0.85、1.49m/h是，隨臭氧初始濃度的增大，出水中的臭氧濃度（C）的增幅增大；在流速為2.13m.h時(shí)，不同臭氧初始濃度下的出水臭氧濃度相差不大。活性氧化鋁對臭氧的分解率降低較緩慢，在相同流速和不同臭氧初始濃度下，出水的臭氧濃度都相差不大。在臭氧初始濃度相同的情況下，催化劑對臭氧的分解率均隨流速的增大而降低，即隨著停留時(shí)間的縮短而降低。
2.2催化劑對MTBE的吸附 MTBE有一定的揮發(fā)性，曝氣對其有吹脫作用， |
