O3/UV和O3/H2O2深度氧化工藝降解1,4-二氧六環的可行性評價

摘要

對1,4-二惡烷的降解進行了實驗研究。在pH 6-8、紫外線照射、曝氣和添加H2O2的條件下，臭氧氧化對1,4-二氧六環的降解和/或去除程度非常有限。另一方面，O3/UV和O3/H2O2對1,4-二惡烷的降解速度比上述兩種方法都要快。在O3/UV和O3/H2O2條件下，每單位臭氧消耗的1,4-二惡烷的降解量也高于臭氧化。在O3/UV條件下，1,4-二惡烷的降解量受紫外線照射強度的影響，而在O3/H2O2條件下，只有在初始濃度較高的情況下，才受H2O2加入量的影響。

材料與方法

材料

1,4-二惡烷，以某化工企業實際廢水和工藝用水中1,4-二氧六環的平均濃度為研究對象，采用水蒸餾機和超純水設備蒸餾水和去離子水制備了150和500 mg L−1的1,4-二氧六環溶液。

裝置

圖1顯示了半批式臭氧化裝置的示意圖。O3/UV和O3/H2O2在pH 6 ~ 8條件下作為實際AOPs。使用20和120w低壓紫外燈。輻照強度分別為13.3和18.6 mW cm−2，浸出面積分別為67.4和202.4 cm2。每次實驗前，分別將30%的0.1、0.3、0.6、1.2、2.4 mL的H2O2 溶液加入1.8 L的1,4-二氧六環溶液中。

H2O2的濃度分別為16.7、50.1、100.2、200.4和400.8 mg L−1。將1.6 L的樣品溶液置于30 cm高、9.5 cm內徑的反應器中，在常溫下用含29.2-36.9 mg臭氧/L的鼓泡氧氣以0.5 L min - 1的流速處理4 h。臭氧化氣體由臭氧發生器產生。作為對照處理，分別進行pH 6 ~ 8的臭氧化處理，20、120 W的低壓紫外燈紫外照射，0.5 L min - 1的氧氣曝氣，0.1、0.3、0.6、1.2、2.4 mL的H2O2加入。通過加入1 N HCl或1 N NaOH，將溶液的pH控制在6-8。

分析方法

采用KI法分別測定了進氣和排氣中的臭氧濃度，并根據兩者的差值確定了反應器中臭氧的消耗量。在這種情況下，消耗的臭氧量包含溶解和/或留在溶液中的臭氧量。為了評價降解1,4-二氧六環產生的中間產物的進一步降解，還測量了溶解有機碳 （DOC）和生化需氧量（BOD5）。用TOC分析儀測定DOC。根據JIS K0102測定BOD5。采用高效高效液相色譜和RI檢測器測定1,4-二惡烷。分析條件如下：流動相：水，流速：1ml min - 1，烘箱溫度：40℃，色譜柱：COSMOSIL 5C18-PAQ 。

結論

在實驗室條件下研究了O3/UV和O3/H2O2對1,4-二惡烷的降解，并比較了它們對1,4-二惡烷的反應性。得到以下結論：

•在pH值為6 ~ 8、紫外線照射、曝氣和添加H2O2時，臭氧氧化對1,4-二氧六環的降解和/或去除程度非常有限。

•O3/UV和O3/H2O2對1,4-二惡烷的降解速度均高于上述兩種方法，臭氧利用率也高于臭氧化。

•在O3/UV和O3/H2O2中，每消耗的臭氧量降解的1,4-二惡烷量也高于臭氧化。在O3/UV條件下，1,4-二惡烷的降解量受紫外線照射強度的影響，而在O3/H2O2條件下，只有在初始濃度較高的情況下，才受H2O2加入量的影響。