改性性污泥活性炭催化过氧化氢氧化.pdf

改性污泥活性炭催化过氧化氢氧化去除水中的腐植酸 （一）立项依据与研究内容 1.项目的立项依据 腐植酸作为水体中天然有机污染物的代表物质，占天然水体DOC 的50%～ 80%，是一类无定形、呈棕褐色或棕黑色、亲水性、酸性、多分散的有机物质， 其官能团有较强的离子交换、吸附、络合和螯合能力。广泛存在于天然水体中腐 植酸，其浓度范围从地下水的20 μg/L 到地表水的30 mg/L，含量愈高，水质卫 [1，2] 生状况愈差，对人类及动植物有很大的危害 。（1） 消毒副产物的前驱物。 腐植酸极易在水厂加氯过程中形成消毒副产物，对人体的危害很大。（2 ）与金属 离子螯合，影响重金属的迁移和归宿。当饮用水在铁管或铜管中输送时，会因铁 腐蚀产物的影响而发黄，或因含有铜的溶解性化合物引起问题，如洗发时头发退 色，高浓度的铜离子对人的身体健康是很危险的。（3 ）为水生微生物生长提供养 分。腐植酸存在于饮用水中，为水中的微生物的生长提供了丰富的碳源，细菌和 藻类在水库或配水管道的大量繁殖会导致令人不愉快的颜色、味道，严重时会引 发流行病的传播。（4 ）除了能引起令人不快的色和味之外，人体某些疾病与水土 中的腐植酸含量有一定关系。如黑脚病、克山病、大骨节病等。因此，去除饮用 水中的腐植酸势在必行。 传统的生化降解、活性炭吸附、强化混凝沉淀等方法，可去除水中部分腐植 酸，但效果都不理想。用于腐植酸处理的化学氧化剂主要有臭氧、二氧化氯、过 氧化氢以及几种氧化剂的联用。 臭氧是一种常用氧化剂．但许多研究表明。臭氧并不能将有机物彻底转化为 无机物。TOC 的去除率也较低或者基本不变。而只能提高腐植酸的生化降解性 [3，4] 能 。并且使用臭氧也会产生副产物。其中最受关注的是羰基化合物中的醛类， 甲醛、乙醛具有不同程度的致癌、致突变性 。单独使用某一种强氧化剂要么投 加量较大。要么去除效果达不到要求。于是研究人员将两种或几种方法联用 通 常有臭氧与过氧化氢的联用、臭氧与紫外光联用等、过氧化氢与紫外联用等。 Wang[6]等用双氧水紫外催化氧化去除腐植酸的研究中得到 UV/H O 系统联 2 2 用。腐植酸氧化速率大幅度提高。但是浓度较高的碳酸盐和重碳酸盐类物质对羟 基自由基会起到消除作用，H O 的浓度也不是越高越好．当 H O 浓度低于 2 2 2 2 0 ．01 ％时，它是羟基自由基的激发剂；但浓度过高时H O 就变成了羟基自由基 2 2 [7] 的消除剂。 因为H O 也会对紫外光进行吸收 。 2 2 过氧化氢由于氧化性强，在一定的触媒( 如 Fe2+ ，活性炭等) 以及其它氧化 剂( 如 O ) 的作用下，可以产生氧化性更强的·OH 自由基，使有机物较易氧 3 化降解。活性炭具有较大的比表面积和发达的孔隙结构对过氧化氢可起到催化作 用，提高氧化速率；负载的金属氧化物充当产生·OH 自由基的触媒，避免金属 离子在水中流失造成二次污染，有利于重复使用降低成本。活性炭作为催化剂的 催化性能、催化原理及催化动力学尚缺乏系统的分析研究和实验验证，一般认为， - 活性炭在反应中，可能像碱性溶解中的OH 一样，引发臭氧基链反应，加速过氧 化氢分解生成氧化性强而选择性低的·OH 。本项研究以负载不同金属氧化物的 改性活性炭作为催化剂，催化过