O3/UV和O3/H2O2深度氧化工艺降解1,4-二氧六环的可行性评价

摘要

对1,4-二恶烷的降解进行了实验研究。在pH 6-8、紫外线照射、曝气和添加H2O2的条件下，臭氧氧化对1,4-二氧六环的降解和/或去除程度非常有限。另一方面，O3/UV和O3/H2O2对1,4-二恶烷的降解速度比上述两种方法都要快。在O3/UV和O3/H2O2条件下，每单位臭氧消耗的1,4-二恶烷的降解量也高于臭氧化。在O3/UV条件下，1,4-二恶烷的降解量受紫外线照射强度的影响，而在O3/H2O2条件下，只有在初始浓度较高的情况下，才受H2O2加入量的影响。

材料与方法

材料

1,4-二恶烷，以某化工企业实际废水和工艺用水中1,4-二氧六环的平均浓度为研究对象，采用水蒸馏机和超纯水设备蒸馏水和去离子水制备了150和500 mg L−1的1,4-二氧六环溶液。

装置

图1显示了半批式臭氧化装置的示意图。O3/UV和O3/H2O2在pH 6 ~ 8条件下作为实际AOPs。使用20和120w低压紫外灯。辐照强度分别为13.3和18.6 mW cm−2，浸出面积分别为67.4和202.4 cm2。每次实验前，分别将30%的0.1、0.3、0.6、1.2、2.4 mL的H2O2 溶液加入1.8 L的1,4-二氧六环溶液中。

H2O2的浓度分别为16.7、50.1、100.2、200.4和400.8 mg L−1。将1.6 L的样品溶液置于30 cm高、9.5 cm内径的反应器中，在常温下用含29.2-36.9 mg臭氧/L的鼓泡氧气以0.5 L min - 1的流速处理4 h。臭氧化气体由臭氧发生器产生。作为对照处理，分别进行pH 6 ~ 8的臭氧化处理，20、120 W的低压紫外灯紫外照射，0.5 L min - 1的氧气曝气，0.1、0.3、0.6、1.2、2.4 mL的H2O2加入。通过加入1 N HCl或1 N NaOH，将溶液的pH控制在6-8。

分析方法

采用KI法分别测定了进气和排气中的臭氧浓度，并根据两者的差值确定了反应器中臭氧的消耗量。在这种情况下，消耗的臭氧量包含溶解和/或留在溶液中的臭氧量。为了评价降解1,4-二氧六环产生的中间产物的进一步降解，还测量了溶解有机碳 （DOC）和生化需氧量（BOD5）。用TOC分析仪测定DOC。根据JIS K0102测定BOD5。采用高效高效液相色谱和RI检测器测定1,4-二恶烷。分析条件如下：流动相：水，流速：1ml min - 1，烘箱温度：40℃，色谱柱：COSMOSIL 5C18-PAQ 。

结论

在实验室条件下研究了O3/UV和O3/H2O2对1,4-二恶烷的降解，并比较了它们对1,4-二恶烷的反应性。得到以下结论：

•在pH值为6 ~ 8、紫外线照射、曝气和添加H2O2时，臭氧氧化对1,4-二氧六环的降解和/或去除程度非常有限。

•O3/UV和O3/H2O2对1,4-二恶烷的降解速度均高于上述两种方法，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1,4-二恶烷量也高于臭氧化。在O3/UV条件下，1,4-二恶烷的降解量受紫外线照射强度的影响，而在O3/H2O2条件下，只有在初始浓度较高的情况下，才受H2O2加入量的影响。