Page 54 - 《精细化工》2022年第3期
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·476·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

                 铁在自然环境中广泛存在，价廉易得，铁基催                          基异茨醇、4 种三卤甲烷、6 种卤乙酸、8 种内分泌
            化剂比表面积大、还原能力强、活性高，可同时作                             干扰化合物和 14 种 PPCPs 的去除效率均在 64%~
            为填料使用，因此易于工业化应用。MALIK 等                     [78]   100%之间。
            通过纳米零价铁（nZVI）作为催化剂，在 COP 中，                            目前，大部分在陶瓷膜前的水中投加 O 3 ，微污
            药 物 废 水的可 生化 性 BI 〔 ρ[ 五天 生化 需氧 量                  染地表水中各种污染物的去除效果良好。加入过量
            （BOD 5 ）]∶ρ(COD)〕从 0.18 提高到 0.63；COD、              O 3 以保证水中溶解 O 3 的浓度，并需破坏 O 3 尾气。
            色度和毒性去除率分别为 62.3%、93.0%和 82.0%。                    在陶瓷膜模块中直接进行臭氧化将是今后研究的一
            JI 等 [79] 利用 O 3 /零价铁（ZVI）工艺处理抗生素生产                个重要方向；单一陶瓷膜有时不能满足去除污染物
                                                  0
            废水，在最佳条件下（初始 pH=2.5，Fe 用量为                         的需要，且造价较高，今后需研究催化活性高、造
            60 g/L，O 3 流量为 0.25 L/min，反应温度为 30 ℃，搅拌            价低、寿命长的复合材料陶瓷膜以扩展陶瓷膜催化
            速度为300 r/min，反应时间为 60 min），得到很高 COD                臭氧工艺的应用范围。
            去除率（79.9%）和可生化性（BI=0.36）。HUANG                     3.3    电-非均相催化臭氧工艺
            等 [80] 采用铁泡沫作为催化剂，在 120 min 内，药物                       电-非均相催化臭氧工艺是一种引入电流强化
            废水的溶解性有机碳（DOC）去除率为 53%，比单                          的非均相催化臭氧工艺，O 3 在电极上能电化学还原
            独 O 3 处理高 21%；同时，可生化性提高了约 17 倍，                    为•OH，而且过渡金属和碳基材料电极本身就存在
                                                      +
            并且少量的总磷（TP）、总氮（TN）、铵态氮（NH 4 -N）                    催化 O 3 的活性位；采用 Al 阳极电解时，产生的金
                            −
            和硝酸盐氮（NO 3 -N）被去除；在连续运行期间，                         属盐混凝剂水解物可催化 O 3 产生•OH，提高处理效
            铁泡沫性能保持稳定。                                         果，过程中还存在臭氧混凝协同增效反应和电絮凝
                 今后应该着重于高效、价廉、易制备催化剂的                          反应，其可提高悬浮物、重金属、色度去除效果                     [85] 。
            研究，并引进新型臭氧气液接触器技术（如微纳米                                 IKHLAQ 等  [86] 通过催化臭氧化和电絮凝的混合
            气泡技术）或引入外加物理场强化臭氧传质；在节                             反应器处理兽药废水，在最佳条件下（电压 5 V、
            能降耗方面，应关注高效臭氧发生装置和 O 3 智能投                         pH 7、O 3 剂量 0.4 mg/min 和催化剂用量 1.5 g/L），
            加，以满足“双碳政策”的需要。                                    COD 去除率为 85.12%，浊度降低至 78 NTU。
            3.2    陶瓷膜催化臭氧工艺                                       马富军等    [87] 通过电-非均相臭氧催化工艺处理
                 陶瓷膜对高温、高压、腐蚀性溶剂和极端 pH                         了金刚烷胺制药废水，在 O 3 流速和质量浓度为
                                                                                                       2
            具有优异的抗性，具有较长的使用寿命，但合成和                             0.4 L/min 和 60 mg/L，电流密度为 15 mA/cm ，pH
            成型困难。陶瓷膜主要由 TiO 2 、ZrO 2 、Al 2 O 3 等金              为 12.5 的条件下，60 min 的 COD 和 TOC 去除率为
            属氧化物制成。因此，O 3 能在陶瓷膜表面分解产生                          62%和 44%；生化性提高 2 个数量级；伪一级 COD
            强氧化性•OH，O 3 和陶瓷膜间有协同作用。                            去除速率常数是电催化氧化和非均相催化 O 3 的 8.22
                 ALPATOVA 等   [81] 发现，与陶瓷超滤膜过滤相                倍和 1.81 倍。
            比，臭氧陶瓷膜过滤提高了在休伦湖、兰辛湖和休                                 ZHAN 等   [88] 通过使用三维电极的电-非均相臭
            伦河中二氯唑西林、头孢他啶和消毒副产物前体的                             氧催化工艺处理药物生产废水，发现三维电化学过
            去除率；此外，水中的总有机碳、特异性紫外线吸                             程与臭氧化对有毒有机物的降解存在协同作用。在
            收度和氯化消毒副产物也显著降低。                                   三维电极反应器中，O 3 /颗粒活性炭（GAC）粒子电
                 FUJIOKA 等  [82] 利用陶瓷纳滤膜对含有 PPCPs              极电解过程显著提高了 TOC 去除率（71%）；发光
            二级出水进行纳滤，并用臭氧化水冲洗膜表面使膜                             细菌抑制作用降低到<70%；过程中 O 3 与原位生成
            恢复渗透性，在 5 个过滤循环中，将跨膜压力的增                           的 H 2O 2 反应，O 3 电化学还原和 GAC 催化 O 3 分解增
            加限制在 35%。                                          强了水中有机物氧化和电极上吸附有机物的氧化。
                 CHEN 等  [83] 采用臭氧氧化、陶瓷膜超滤和活性                      普通石墨或金属电极导电性较差，贵金属电极
            炭过滤一体化工艺处理中国农村饮用水，出水浊度、                            又存在电极溶解等问题，且此工艺电能损耗严重。
            色度、高锰酸钾指数（COD Mn ）、锰、土霉素、2-                        今后可对电极进行修饰和掺杂来提高导电性，并对
            甲基异茨醇和 37 种 PPCPs 的去除率均远高于常规                       电极进行镀层保护来提高稳定性。
            工艺。                                                3.4   光-非均相催化臭氧工艺
                 FAN 等 [84] 通过混凝、臭氧氧化、陶瓷膜超滤、                       在光-非均相催化臭氧工艺中，TiO 2、Fe 2O 3、ZnO
            活性炭过滤工艺处理中国南方微污染地表水制备饮                             等催化剂既可催化 O 3 ，也可形成空穴-电子对进行光
            用水，处理后浊度、颗粒计数、大肠菌群、隐孢子                             催化反应，两种反应均可产生•OH，并且此工艺可
            虫和贾第鞭毛虫、溶解有机碳、氨、土霉素、2-甲                            抑制溴酸盐、三卤甲烷的产生。
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