臭氧催化氧化实验装置

臭氧作为一种清洁的强氧化剂，有的氧化能力。从19世纪被发现以来，就作为氧化剂沿用至今。20世纪初就被用作饮用水的消毒处理。由于臭氧不会在处理过的水中产生有害的卤代有机物，因而日益引起重视。20世纪70年代开始，各国开始把臭氧应用于污水处理领域。目前臭氧氧化工艺逐渐被应用于污水二级处理、深度处理等各种污水处理领域。

臭氧催化氧化技术是一种高效的污水深度处理技术,是近年来工业污水处理领域的研究热点。臭氧催化氧化法即在传统的单独臭氧氧化体系中引入催化剂,以提高臭氧的氧化电势[6-7],同时利用催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反应历程,诱导臭氧分解产生比臭氧活性更高且几乎无选择性的各类自由基(主要为羟基自由基•OH)[8-10],达到快速、限度去除有机物的目的。

与其他处理方法相比,臭氧催化氧化技术具有反应条件温和、处理效果好、便于连续操作、适用范围广和无二次污染等优点[11],在焦化废水的深度处理方面,具有很好的应用前景。

臭氧催化氧化设备，也称为臭氧反应器、臭氧混合塔、臭氧投加装置等，是实现臭氧高级氧化反应的关键装置。目前传统装置中，均主要采用曝气管、曝气头、汽水混合器等设备实现臭氧与废水的混合。我方应用臭氧催化氧化设备，克服现有臭氧氧化技术的不足，提供一种气水混合效率高、结构合理、使用安装方便、适用性广、耐腐蚀性强的催化氧化塔，可以大大提高臭氧的氧化效率，有效减小运行费用。

下面为小试臭氧催化氧化实验装置配置

一、 实验目的

臭氧可以氧化废水中的不饱和有机物，而且还能使芳香烃化合物开环和部分氧化，使一些大分子的有机物降解为小分子，提高废水的可生化性。臭氧极不稳定，在常温下分解为氧。

1.了解特性，掌握臭氧浓度测定方法；

2.通过对染色废水的处理，了解臭氧处理工业废水的基本过程。

二、 实验仪器及设备

实验仪器：臭氧发生器，洗气瓶，碱式滴定管，量筒，锥形瓶，pH试纸，分光光度计，大烧杯；

实验试剂：2%的KI溶液，醋酸，0.005mol/L的Na2S2O3 ，1%淀粉溶液，蒸馏水，分散蓝溶液

三、实验原理

臭氧是一种强氧化剂，它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。臭氧在污水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有机物。

臭氧在水溶液中的强烈氧化作用，不是臭氧本身引起的，而主要是由臭氧在水中分解的中间产物·OH基及HO2基引起的。很多有机物都容易与臭氧发生反应。例如臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用；还有强烈的杀菌、消毒作用。

1试验

1．1试验用水

1．2试验装置及方法

试验装置主要由臭氧发生系统、臭氧催化氧化反应器装置和臭氧尾气破坏装置组成,如图1所示。

通过臭氧发生器来制备臭氧,臭氧经气体流量计控制流量后进入臭氧催化氧化反应器参与反应。反应器中填充的是负载型双组分金属氧化物催化剂SODO-Ⅱ(催化剂指标参数见表1),填充率为70%,上下端用微孔隔板固定,底部装有钛合金微孔曝气器,保证气体以较小体积形态均匀分布。

表1催化剂指标参数

臭氧催化氧化反应器装置为316L材质的圆柱罐,尺寸ϕ600mm×2200mm。反应器采用上向流形式,底部进水,上部出水。臭氧从反应器底部进入,采用臭氧发生器(青岛国林纯氧源CF-G-2-100g型)现场制备,臭氧产生量为100g/h,以干燥氧气为气源。为保证催化剂、臭氧和水充分接触,采用循环水泵对反应器中的反应液进行循环。反应过程中产生的尾气经尾气破坏器后排入空气中。

试验分2个阶段:阶段为考察影响因子阶段,采用静态间歇式反应,每次将反应器贮满水后开启循环水泵通入臭氧开始试验,每隔30min取一次样,分析水样的pH值、CODcr等参数。第二阶段为稳定运行阶段,采用阶段摸索的条件进行连续稳定运行68d,每天三班各取一个进出水水样进行测试。