來源：韓研活性炭網 作者：韓研活性炭網 2017-09-20
活性炭催化五氯苯酚，作為在實驗室規模的半間歇反應器中從污染物流中消除五氯苯酚的催化劑。溶液pH(2-10)，自由基清除劑(叔丁醇，0.04mol / L)，活性炭用量(0.416-8.33 g / L)，初始五氯苯酚濃度(100-1000 mg / L)和在水溶液中五氯苯酚的降解和礦化中，檢測了臭氧流量(2.3-12mg / min)對催化臭氧化過程五氯苯酚的效率。五氯苯酚是農藥，除草劑和木材防腐劑的的一種成分，是水污染物之一。五氯苯酚是白色固體，當釋放到水源會造成水污染飲用水中最大推薦濃度水平為0.001 mg / L。其在室溫下溶于10-20mg / L范圍內的水中。即使濃度小于0.1mg / L時，該化合物也可能對植物，動物和人類造成危害。
目前，已經研究了幾種材料如活性炭，金屬離子，金屬氧化物，天然沸石和浸漬材料的能力，作為五氯苯酚中的催化劑。近年來，活性炭被認為是高效的臭氧化催化劑。該吸附劑被添加到臭氧化過程用于O-的分解3和由此生成的反應性基團如羥基自由基。在這項研究中，活性炭被用作五氯苯酚從水溶液中催化臭氧化的催化劑
活性炭催化實驗
催化臭氧化實驗在半間歇流反應器中作為中試規模進行。使用體積為1000mL的玻璃噴霧器作為臭氧化，在底部配備燒結玻璃擴散器，臭氧發生器和氧氣發生器。為了確定COP中催化劑的最佳活性炭濃度，在選定條件(pH = 8，五氯苯酚濃度= 100mg / L，接觸時間= 15分鐘)下測試各種濃度的活性炭濃度范圍為0.416-8.33g / L )。此外，本研究得到的結果表明，pH pzc活性炭為8.6。以前的研究表明，在高于pH的pH值下，活性炭表面的pzc羥基可能被去質子化。因此，離解的表面酸基團可能增加親核性質。在這種條件下解離的是被放置在活性炭表面上的酸基團導致與臭氧反應增加速率。
為了解釋活性炭對羥基自由基產生速率的影響，研究了叔丁醇作為自由基清除劑對COP的影響。這里叔其具有6×10的反應速率常數丁醇1個S -1與羥基自由基和3×10 -3 與臭氧被確立為清除劑。將叔丁醇溶液(0.04mol / L-2ml)加入到120ml反應溶液中。圖1顯示了叔丁醇對活性炭催化臭氧化中五氯苯酚降解的影響。如圖所示，在叔丁醇存在下30分鐘后，五氯苯酚去除的SOP效率從79降低到54%。此外，在類似條件下，COP的效率從95降低到86%。因此，叔丁醇的存在顯著降低了五氯苯酚在SOP和COP中的降解率。然而，自由基清除劑對COP的影響小于SOP。這些實驗部分顯示COP受影響較小叔丁醇作為自由基清除劑。這可以歸因于活性炭在COP中的作用。換句話說，在COP中，活性炭提供了吸附五氯苯酚分子的接觸表面，并且隨后的O3分子在它們都吸附在活性炭上之后被直接氧化。活性炭的催化劑存在下的臭氧化可以通過與O3分子的直接反應和與羥基自由基的間接反應而發生，因此自由基清除劑不顯著影響COP。
活性炭用量對降解的影響
在溶液體積為120ml，反應時間為15分鐘的條件下，研究了活性炭用量在0.416-8.33g / L范圍內對COPP中五氯苯酚去除的影響。如圖2所示，在 0.416和8.33g / L 活性炭存在下，COPP去除五氯苯酚的效率分別為10和97.5%。因此，在催化臭氧化中，五氯苯酚的降解隨催化劑用量的增加而增加。這可以歸因于更大的可用性表面位點。此外，活性炭劑量的增加直接影響五氯苯酚的降解。在劉等人 研究中，染料和COD去除率為66和48%，但使用上述催化劑時，去除效率提高到90和70%。
本研究已經解釋了活性炭作為催化劑在五氯苯酚的水溶液中的催化臭氧化的作用。COP中的最佳pH，活性炭劑量和臭氧流速測定為8,8.33g L -1和12mg / min。這項工作還表明，作為自由基清除劑，通過叔丁醇，COP比SOP受影響小。在臭氧化處理中重復使用活性炭后，在相同實驗條件下，五氯苯酚的去除效率與原生活性炭相比沒有明顯降低，表明在臭氧化過程中穩定的活性。此外，五氯苯酚在COP中的去除效率比SOP和活性炭吸附過程高出約1.2倍和6.7倍。此外，本研究中研究的動力學模型表明，偽二階動力學模型比其他模型得到更好的結果。因此，這些研究結果表明，活性炭在COP中用作從水溶液中除去難溶性污染物的合適催化劑。
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