臭氧+活性炭实验方案

一、实验目的

1、了解臭氧制备的基本原理以及工艺流程；

2、考察反应时间、臭氧投加量对COD去除效果的影响；

3、加深理解活性炭吸附的基本原理；

4、通过尝试性实验来分析确定影响RO浓水中COD及氨氮去除率的因素。

二、实验原理

由于活性炭微孔孔隙小，限制了对大分子物质的吸附，O3可破坏物质分子结构，形成小分子，增大活性炭吸附容量。

1、臭氧预氧化

臭氧单元处理主要是催化氧化法，臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子，在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基·OH，它们的高度活性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物结构等等。

直接反应：污染物+ O3→产物或中间物（PH＜4时）

有选择性，速度慢；

间接反应：污染物+ HO·→产物或中间物（PH＞4时）

无选择性，HO·（E0=2.8V）电位高，反应能力强，速度快，可

引发链反应，使许多有机物彻底降解。

2、活性炭吸附

在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要的作用。同时，被吸附物质在溶剂中的溶解度也直接影响吸附的速度。

活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，又有化学吸附现象。当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭表面集聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭表面，重新进入水中即发生解吸现象。当吸附和解吸处于动态平衡状态，称为吸附平衡。

在水和污水处理中通常用Fruendlich表达式来比较不同温度和不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即：

q e=KC(1/n)

式中：q e——吸附容量（mg/g）；

K——与吸附比表面积、温度有关的系数；

n——与温度有关的常数，n＞1；

C——吸附平衡时的溶液浓度（mg/L）。

这是一个经验公式，经常用图解方法求出K、n的值，为了方便易解，往往将式（1）变换成线性对数关系式：

lgq e=lg(C0-C)/m=lgK+(1/n)lgC

式中：C0——水中被吸附物质原始浓度（mg/L）；

C——被吸附物质的平衡浓度（mg/L）；

m——活性炭投加量（g/L）。

三、实验试剂及器材

臭氧发生装置一套、COD测定仪、PH计、电动搅拌机、各种玻璃器皿、活性炭、98%浓硫酸、氢氧化钠等。

四、实验方法和步骤

1、实验方法

首先将RO浓水经过臭氧预氧化装置进行处理后，再通过活性炭进行吸附，最后，通过静置沉淀或者过滤移除活性炭。取上清液测定溶液的COD值及氨氮含量。

2、实验步骤

臭氧预氧化处理

(1).熟悉装置流程、仪器设备和管路系统，并检查连接是否完好。

(2).开启电源，开启制氧机开关，将制氧机出口气体流量为 L/min，此时出口压力为 MPa。

(3).通臭氧发生器的冷却用水。

(4).水保护和气体保护警示灯熄灭后，开启臭氧发生器启动开关。

(5).将变频变压器分别调到50V、75V、100V、125V、150V和175V，测定臭氧浓度，并绘出电压与臭氧浓度关系曲线。

(6).将RO浓水用水泵打入水箱并进入反应柱内，打开反应柱的排水阀门，使柱内维持 m水柱高度，控制流量在 L/h，即停留时间为 min。

(7).调节变频变压器，稳定后使接触反应柱内高度约为水柱高度的一半。此时变频变压器电压为 V，计算臭氧浓度为 mg/L，臭氧投加量为 mgO3/L 水，并测定进水和出水COD、进柱臭氧和柱顶尾气臭氧浓度。

(8).维持气体流量和臭氧投加量不变，改变（增加和减少各一次）停留时间到min，此时进水流量为 L/h，计算臭氧浓度为 mg/L，计算变频电压器电压为 V，测定进水和出水色度、进柱臭氧和柱顶尾气臭氧浓度。

(9).实验完毕后，首先停发生器的电源（先降压、再停电），然后停冷却水，最后再停气源，并关闭有关阀门。

活性炭吸附实验

(1).将活性炭粉末用蒸馏水洗去细粉；

(2).在三角玻璃瓶中，装入以下重量的已经准备好的活性炭粉末，见下表：

表1.活性炭投加量

(3).向三角锥形瓶中各注入100mL经臭氧预处理后的RO浓水，在电动搅拌机下搅拌1h。

(4).停止搅拌后，通过静置沉淀或者用滤纸过滤将活性炭移除。

(5).取上清液测定溶液的COD值及氨氮含量。

(6).计算RO浓水COD及氨氮的去除率。

五、实验结果与讨论

六、注意事项