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臭氧氧化漂染廢水難降解有機(jī)物的分解及脫色機(jī)理
來(lái)源:全球紡織網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2014年12月02日
臭氧是目前世界公認(rèn)的綠色強(qiáng)氧化劑,具有多種功能,尤其是能提高難降解有機(jī)物的生物降解度。其機(jī)理在于通過(guò)臭氧氧化原子能組進(jìn)所處理的物質(zhì)中,改變?cè)形镔|(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和性能,從而提高其生物降解度。漂染廢水中含有多種難降解的有機(jī)物,用臭氧氧化技術(shù)進(jìn)行生物前處理印染高濃度有機(jī)廢水,從理論分析,是完全可行的,諸如其它行業(yè)(如農(nóng)藥廠、化工廠、制藥廠、焦化廠等)也有類似用途,目前的研究應(yīng)用也在進(jìn)行中。染料顯色是由其發(fā)色基團(tuán)引起的,如乙烯基,偶氮基,氧化偶氧基,羥基,硫酮,亞硝基,亞乙烯基等.,這些發(fā)色基團(tuán)都有不飽和鍵,臭氧能使染料中所含的這些基團(tuán)氧化分解,生成分子量較小的有機(jī)酸和醛類,使其失去發(fā)色能力。所以,臭氧既是氧化劑又是良好的脫色劑。從根本上講,臭氧的脫色原理就是臭氧及其產(chǎn)生的活潑自由基(·OH)使染料發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵斷裂,從而改變了原有分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性,達(dá)到了脫色和降解有機(jī)物的目的。臭氧對(duì)各種染料的作用結(jié)果有所不同,對(duì)親水性染料脫色快、效果好;對(duì)疏水性染料脫色速度慢、效果差。漂染廢水經(jīng)臭氧技術(shù)預(yù)處理后,提高了難降解有機(jī)物的生物降解度,并去除了絕大部分色度,使后續(xù)的生化處理達(dá)到最佳效果。在生物難降解處理的廢水中,在廢水中各種成分相對(duì)穩(wěn)定的情況下,COD與BOD之間存在著一定的比例關(guān)系,通常CODcr>BOD20>BOD5。其中比值可作為廢水是否適宜生化法處理的一個(gè)重要衡量指標(biāo),比值越大越容易被生化處理。研究證明:紡織廢水中的有色(聚)芳香族化合物(常含有大量Cu、Ni、Zn、Cr等金屬離子混合在一起),表面活性劑以及氯基苯酚類、苯磺酸類等幾十種難降解置換芳香族化合物,經(jīng)臭氧氧化后,生物降解度得到提高,因此,廢水中的難降解有機(jī)物經(jīng)臭氧氧化后,成為低分子且分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,去除了阻礙生化的因素,使生物降解度得到了改善,大大的提高了可生化性,可作為廢水生物處理的預(yù)處理工藝。臭氧在水處理
中主要作用以下方面:1.氧化無(wú)機(jī)物
臭氧能將水中的二價(jià)鐵、錳氧化成三價(jià)鐵及高價(jià)鐵,使溶解性的鐵、錳變成固態(tài)物質(zhì),以便通過(guò)沉淀和過(guò)濾除去。其反應(yīng)式如下:
2Fe2++O3+3H2O→2Fe(OH)3
3Mn2++203→3MnO2
3Mn2++4CN3→3MnO4
常規(guī)的水處理對(duì)氰化物的去除效果不大,而臭氧則能很容易地將氰化物氧化成毒性小100倍的氰酸鹽。其反應(yīng)式如下:
CN-+O3→CNO-+O3
3CN-+O3→3CNO-
氰酸跟在堿性或酸性條件下,都能進(jìn)行水解,而轉(zhuǎn)化成氮化物,其反應(yīng)式如下:
CNO-+OH-+H2O→CO32-+NH3
NH3+3O3→2NO3+3H2O
在酸性條件下
CNO-+2H++H2O→CO2↑+NH4+
3NH4++5O3→3NO3-+6H20
臭氧是強(qiáng)氧化劑能將氨氧化成硝酸鹽,臭氧還能將水中的硫化氫氧化成硫酸,從而減輕了水中的臭味。
2.氧化有機(jī)物
臭氧能夠氧化許多有機(jī)物,如蛋白質(zhì)、氨基酸、有機(jī)胺、鏈型不飽和化合物、芳香族、木質(zhì)素、腐蝕質(zhì)等,目前水處理中,采用CODC和BOD5作為測(cè)定這些有機(jī)物的指標(biāo),臭氧在氧化這些有機(jī)物的過(guò)程中,將生成一系列中間產(chǎn)物,在氧化的同時(shí)產(chǎn)物會(huì)更高,為了很好降解必須投加足夠的臭氧產(chǎn)量,以使有機(jī)物氧化徹底,才能轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物。尤其水中含有酚類化合物時(shí),臭氧處理可以去除酚所產(chǎn)生的惡臭。其次,如表面活性劑(ABS等),微生物使其分解,而臭氧卻很容易氧化分解這些物質(zhì)。
3.消毒
臭氧是非常有效的殺菌劑。各種常用消毒的效果按以下:
O3>CLO2>HOCL>OCL>NHCL2>NH2CL
研究顯示,臭氧殺菌效果好、速度快,而且對(duì)消滅病毒也很有效。影響臭氧氧化的主要因素有水溫、PH值、懸浮物濃度、臭氧濃度、臭氧投放量、接觸時(shí)間和剩余臭氧等。
目前國(guó)內(nèi)染色廢水大都采用生化加混凝沉淀的處理工藝,在采用這種工藝處理后,廢水的COD和色度去除率不太理想,因?yàn)閺U水中含有難以生物
降解的高分子助劑和合成染料,“臭氧氧化技術(shù)”作為一種高級(jí)氧化技術(shù),可以用于去除漂染廢水的色度和難降解有機(jī)物等。
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