臭氧+活性炭實(shí)驗(yàn)方案
臭氧活性炭是很好的污水處理臭氧復(fù)合工藝，其試驗(yàn)方案如下：
1、了解臭氧制備的基本原理以及工藝流程；
2、考察反應(yīng)時(shí)間、臭氧投加量對(duì)COD去除效果的影響；
3、加深理解活性炭吸附的基本原理；
4、通過(guò)嘗試性實(shí)驗(yàn)來(lái)分析確定影響RO濃水中COD及氨氮去除率的因素。
二、實(shí)驗(yàn)原理
由于活性炭微孔孔隙小，限制了對(duì)大分子物質(zhì)的吸附，O
3可破壞物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，形成小分子，增大活性炭吸附容量。
1、臭氧預(yù)氧化
臭氧單元處理主要是催化氧化法，臭氧之所以表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，是因?yàn)槌粞醴肿又械难踉泳哂袕?qiáng)烈的親電子或親質(zhì)子性，臭氧分解產(chǎn)生的新生態(tài)氧原子，在水中形成具有強(qiáng)氧化作用的羥基自由基·OH，它們的高度活性在水處理中被用于殺菌消毒、破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)等等。
直接反應(yīng)：污染物+ O
3→產(chǎn)物或中間物（PH＜4時(shí)）
有選擇性，速度慢；
間接反應(yīng)：污染物+ HO·→產(chǎn)物或中間物（PH＞4時(shí)）
無(wú)選擇性，HO·（E0=2.8V）電位高，反應(yīng)能力強(qiáng)，速度快，可引發(fā)鏈反應(yīng)，使許多有機(jī)物徹底降解。
2、活性炭吸附
在吸附過(guò)程中，活性炭比表面積起著主要的作用。同時(shí)，被吸附物質(zhì)在溶劑中的溶解度也直接影響吸附的速度。
活性炭對(duì)水中所含雜質(zhì)的吸附既有物理吸附現(xiàn)象，又有化學(xué)吸附現(xiàn)象。當(dāng)活性炭對(duì)水中所含雜質(zhì)吸附時(shí)，水中的溶解性雜質(zhì)在活性炭表面集聚而被吸附，同時(shí)也有一些被吸附物質(zhì)由于分子的運(yùn)動(dòng)而離開(kāi)活性炭表面，重新進(jìn)入水中即發(fā)生解吸現(xiàn)象。當(dāng)吸附和解吸處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，稱(chēng)為吸附平衡。
在水和污水處理中通常用Fruendlich表達(dá)式來(lái)比較不同溫度和不同溶液濃度時(shí)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——與吸附比表面積、溫度有關(guān)的系數(shù)；
n——與溫度有關(guān)的常數(shù)，n＞1；
C——吸附平衡時(shí)的溶液濃度（mg/L）。
這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)常用圖解方法求出K、n的值，為了方便易解，往往將式（1）變換成線性對(duì)數(shù)關(guān)系式：
lgq
e=lg(C
0-C)/m=lgK+(1/n)lgC
式中：C
0——水中被吸附物質(zhì)原始濃度（mg/L）；
C——被吸附物質(zhì)的平衡濃度（mg/L）；
m——活性炭投加量（g/L）。
三、實(shí)驗(yàn)試劑及器材
臭氧發(fā)生裝置一套、COD測(cè)定儀、PH計(jì)、電動(dòng)攪拌機(jī)、各種玻璃器皿、活性炭、98%濃硫酸、氫氧化鈉等。
四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟
1、實(shí)驗(yàn)方法
首先將RO濃水經(jīng)過(guò)臭氧預(yù)氧化裝置進(jìn)行處理后，再通過(guò)活性炭進(jìn)行吸附，最后，通過(guò)靜置沉淀或者過(guò)濾移除活性炭。取上清液測(cè)定溶液的COD值及氨氮含量。
2、實(shí)驗(yàn)步驟
臭氧預(yù)氧化處理
(1).熟悉裝置流程、儀器設(shè)備和管路系統(tǒng)，并檢查連接是否完好。
(2).開(kāi)啟電源，開(kāi)啟制氧機(jī)開(kāi)關(guān)，將制氧機(jī)出口氣體流量為 L/min，此時(shí)出口壓力為 MPa。
(3).通臭氧發(fā)生器的冷卻用水。
(4).水保護(hù)和氣體保護(hù)警示燈熄滅后，開(kāi)啟臭氧發(fā)生器啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。
(5).將變頻變壓器分別調(diào)到50V、75V、100V、125V、150V和175V，測(cè)定臭氧濃度，并繪出電壓與臭氧濃度關(guān)系曲線。
(6).將RO濃水用水泵打入水箱并進(jìn)入反應(yīng)柱內(nèi)，打開(kāi)反應(yīng)柱的排水閥門(mén)，使柱內(nèi)維持 m水柱高度，控制流量在 L/h，即停留時(shí)間為 min。
(7).調(diào)節(jié)變頻變壓器，穩(wěn)定后使接觸反應(yīng)柱內(nèi)高度約為水柱高度的一半。此時(shí)變頻變壓器電壓為 V，計(jì)算臭氧濃度為 mg/L，臭氧投加量為 mgO3/L水，并測(cè)定進(jìn)水和出水COD、進(jìn)柱臭氧和柱頂尾氣臭氧濃度。
(8).維持氣體流量和臭氧投加量不變，改變（增加和減少各一次）停留時(shí)間到 min，此時(shí)進(jìn)水流量為 L/h，計(jì)算臭氧濃度為 mg/L，計(jì)算變頻電壓器電壓為 V，測(cè)定進(jìn)水和出水色度、進(jìn)柱臭氧和柱頂尾氣臭氧濃度。
(9).實(shí)驗(yàn)完畢后，首先停發(fā)生器的電源（先降壓、再停電），然后停冷卻水，最后再停氣源，并關(guān)閉有關(guān)閥門(mén)。
活性炭吸附實(shí)驗(yàn)
(1).將活性炭粉末用蒸餾水洗去細(xì)粉；
(2).在三角玻璃瓶中，裝入以下重量的已經(jīng)準(zhǔn)備好的活性炭粉末，見(jiàn)下表：
表1.活性炭投加量
|
序號(hào) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
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活性炭（mg） |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
(3).向三角錐形瓶中各注入100mL經(jīng)臭氧預(yù)處理后的RO濃水，在電動(dòng)攪拌機(jī)下攪拌1h。
(4).停止攪拌后，通過(guò)靜置沉淀或者用濾紙過(guò)濾將活性炭移除。
(5).取上清液測(cè)定溶液的COD值及氨氮含量。
(6).計(jì)算RO濃水COD及氨氮的去除率。
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
六、注意事項(xiàng)
