臭氧催化氧化實驗裝置

臭氧作為一種清潔的強氧化劑，有極強的氧化能力。從19世紀被發(fā)現(xiàn)以來，就作為氧化劑沿用至今。20世紀初就被用作飲用水的消毒處理。由于臭氧不會在處理過的水中產(chǎn)生有害的鹵代有機物，因而日益引起重視。20世紀70年代開始，各國開始把臭氧應用于污水處理領域。目前臭氧氧化工藝逐漸被應用于污水二級處理、深度處理等各種污水處理領域。

臭氧催化氧化技術是一種高效的污水深度處理技術,是近年來工業(yè)污水處理領域的研究熱點。臭氧催化氧化法即在傳統(tǒng)的單獨臭氧氧化體系中引入催化劑,以提高臭氧的氧化電勢[6-7],同時利用催化劑協(xié)同臭氧氧化可以降低反應活化能或改變反應歷程,誘導臭氧分解產(chǎn)生比臭氧活性更高且?guī)缀鯚o選擇性的各類自由基(主要為羥基自由基•OH)[8-10],達到快速、很大限度去除有機物的目的。

與其他處理方法相比,臭氧催化氧化技術具有反應條件溫和、處理效果好、便于連續(xù)操作、適用范圍廣和無二次污染等優(yōu)點[11],在焦化廢水的深度處理方面,具有很好的應用前景。

臭氧催化氧化設備，也稱為臭氧反應器、臭氧混合塔、臭氧投加裝置等，是實現(xiàn)臭氧高級氧化反應的關鍵裝置。目前傳統(tǒng)裝置中，均主要采用曝氣管、曝氣頭、汽水混合器等設備實現(xiàn)臭氧與廢水的混合。我方應用臭氧催化氧化設備，克服現(xiàn)有臭氧氧化技術的不足，提供一種氣水混合效率高、結(jié)構(gòu)合理、使用安裝方便、適用性廣、耐腐蝕性強的催化氧化塔，可以大大提高臭氧的氧化效率，有效減小運行費用。

下面為小試臭氧催化氧化實驗裝置配置

一、 實驗目的

臭氧可以氧化廢水中的不飽和有機物，而且還能使芳香烴化合物開環(huán)和部分氧化，使一些大分子的有機物降解為小分子，提高廢水的可生化性。臭氧極不穩(wěn)定，在常溫下分解為氧。

1.了解特性，掌握臭氧濃度測定方法；

2.通過對染色廢水的處理，了解臭氧處理工業(yè)廢水的基本過程。

二、 實驗儀器及設備

實驗儀器：臭氧發(fā)生器，洗氣瓶，堿式滴定管，量筒，錐形瓶，pH試紙，分光光度計，大燒杯；

實驗試劑：2%的KI溶液，醋酸，0.005mol/L的Na2S2O3 ，1%淀粉溶液，蒸餾水，分散藍溶液

三、實驗原理

臭氧是一種強氧化劑，它的氧化能力在天然元素中僅次于氟。臭氧在污水處理中可用于除臭、脫色、殺菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有機物。

臭氧在水溶液中的強烈氧化作用，不是臭氧本身引起的，而主要是由臭氧在水中分解的中間產(chǎn)物·OH基及HO2基引起的。很多有機物都容易與臭氧發(fā)生反應。例如臭氧對水溶性染料、蛋白質(zhì)、氨基酸、有機氨及不飽和化合物、酚和芳香族衍生物以及雜環(huán)化合物、木質(zhì)素、腐殖質(zhì)等有機物有強烈的氧化降解作用；還有強烈的殺菌、消毒作用。

1試驗

1．1試驗用水

1．2試驗裝置及方法

試驗裝置主要由臭氧發(fā)生系統(tǒng)、臭氧催化氧化反應器裝置和臭氧尾氣破壞裝置組成,如圖1所示。

通過臭氧發(fā)生器來制備臭氧,臭氧經(jīng)氣體流量計控制流量后進入臭氧催化氧化反應器參與反應。反應器中填充的是負載型雙組分金屬氧化物催化劑SODO-Ⅱ(催化劑指標參數(shù)見表1),填充率為70%,上下端用微孔隔板固定,底部裝有鈦合金微孔曝氣器,保證氣體以較小體積形態(tài)均勻分布。

表1催化劑指標參數(shù)

臭氧催化氧化反應器裝置為316L材質(zhì)的圓柱罐,尺寸?600mm×2200mm。反應器采用上向流形式,底部進水,上部出水。臭氧從反應器底部進入,采用臭氧發(fā)生器(青島國林純氧源CF-G-2-100g型)現(xiàn)場制備,臭氧很大產(chǎn)生量為100g/h,以干燥氧氣為氣源。為保證催化劑、臭氧和水充分接觸,采用循環(huán)水泵對反應器中的反應液進行循環(huán)。反應過程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)尾氣破壞器后排入空氣中。

試驗分2個階段:第一階段為考察影響因子階段,采用靜態(tài)間歇式反應,每次將反應器貯滿水后開啟循環(huán)水泵通入臭氧開始試驗,每隔30min取一次樣,分析水樣的pH值、CODcr等參數(shù)。第二階段為穩(wěn)定運行階段,采用第一階段摸索的很佳條件進行連續(xù)穩(wěn)定運行68d,每天三班各取一個進出水水樣進行測試。

臭氧催化氧化實驗裝置5柱

臭氧催化氧化實驗裝置2柱