基于空气扩散阴极的过流式反应器产单线态氧降解水中亚甲基蓝

构建了钛基二氧化钌(Ti/RuO_(2))阳极耦合空气扩散阴极(ADC)的电化学氧化体系,利用过流式反应器对亚甲基蓝(MB)进行氧化去除。结果表明:ADC阴极在200 mA电流下产生H_(2)O_(2)的稳定浓度达到45.33 mg/L,电流效率为65.10%。ADC-RuO_(2)体系对有机污染物的氧化具有选择性,几乎不能氧化苯甲酸钠,但对亚甲基蓝等染料具有较强的氧化作用。且该体系在叠氮化钠和2,5二甲基呋喃等存在时氧化能力受到显著抑制,证明其主要的活性氧化物为单线态氧(^(1)O_(2))。在停留时间为2 min和电流为200 mA条件下,该体系对0.1 mmol/L MB的去除率达到99%,并且MB浓度降低90%时对应的能耗为0.25 kW·h/m3。

过流式UV/H_(2)O_(2)反应器中阿特拉津降解动力学的测定及模拟评估

紫外高级氧化工艺在降解去除水中微量有机污染物方面具有良好的应用前景,已有大量相关基础研究在实验室序批式反应器内完成,然而,在实际工程中采用的过流式反应器中的不同水流形态可能会对反应动力学和工艺效率产生影响。为此,采用过流式UV/H_(2)O_(2)反应器降解水中阿特拉津(ATZ),分别考察了H_(2)O_(2)浓度、反应器内径对ATZ降解效率和工艺经济性的影响,同时评估了稳态假设(SSA)模型在过流式UV/H_(2)O_(2)反应器中应用的可行性。结果表明:过流式反应器中UV/H_(2)O_(2)工艺对ATZ有着良好的去除效果,降解过程基本符合拟一级反应动力学(R^(2)>0.95);虽然反应器内流态并非完全混合,SSA模型仍可准确预测反应器中目标污染物的降解,模拟和实验结果相对偏差绝大多数不超过20%;在考察的H_(2)O_(2)浓度范围内,随着浓度的增加,不同反应器中ATZ的降解速率均逐渐增大,特别在H_(2)O_(2)浓度为0.2 mmol·L^(−1)时,内径为35 mm的反应器中ATZ降解速率常数达到5.8×10^(−2)s^(−1),是单独UV辐照下的4倍以上。由于平均紫外强度的变化,增大反应器内径将导致ATZ基于时间的降解速率常数的降低,但对基于紫外剂量的速率常数影响不大。此外,E_(EO)分析结果表明,增加H_(2)O_(2)浓度和增大反应器内径均可以降低ATZ去除的单位能耗。

背景水质对过流式VUV/UV反应器降解水中阿特拉津的影响

为探究连续流进水模式下水中复杂的背景物质对真空紫外/紫外(VUV/UV)高级氧化工艺效率的影响,采用过流式VUV/UV反应器,考察了水中不同浓度的氯离子(Cl^(–))、碱度(HCO_(3)^(–))、硝酸盐(NO_(3)^(–))和溶解性有机物(DOM)对微量污染物阿特拉津(ATZ)降解的影响。结果表明,上述背景组分对ATZ的VUV/UV降解均表现出一定的抑制作用,辐照时间为30 s时,ATZ去除率从空白组中的57%分别最多下降至33%、29%、40%和35%,且过流式条件下的抑制程度与文献中序批式反应器中的略有不同。污染物去除率下降的原因在于,一方面,三种无机阴离子都对VUV辐射有一定的蔽光效应,NO_(3)^(–)强于Cl^(–)强于HCO_(3)^(–);另一方面,VUV辐照下Cl^(–)产生的Cl·和Cl_(2)·–、NO_(3)^(–)产生的NO_(2)·和HO·都能补充水中氧化性自由基浓度,使得VUV贡献的ATZ降解速率常数的抑制程度低于VUV光子被阴离子竞争吸收的比例,但HCO_(3)^(–)对HO·较强的清除作用则导致了ATZ的降解速率常数的快速下降。低浓度DOM在VUV/UV辐照下可能产生的活性物种抵消了其对VUV/UV辐射的蔽光效应,但高浓度DOM对HO·的清除作用仍使其对ATZ降解产生了显著的抑制。在所有考察的水质条件下,ATZ降解所需的单位能耗EEO介于0.61~1.56 kWh·m^(-3)。