摘 要

自臭氧被发现以来，它的强氧化性这一性质被用作水处理，被公认是本世纪新兴的处理技术。臭氧氧化技术还具有高效性、普遍性和氧化降解的彻底性等优点，这些优点让臭氧氧化技术在水处理中占据了很大的优势。但是也存在着一些缺陷，对于腐殖酸这类有机物，该技术不能完全将其降解成水和二氧化碳，还需要结合其他工艺进行弥补。膜法工艺具有产水水质好，占地面积小、流程便宜、操作简单等优点，所以成为当前研发的热点。

气升式反应器臭氧化腐殖酸的研究。考察了臭氧氧化对降解腐殖酸的影响以及对臭氧氧化腐殖酸的动力学进行了探讨。腐殖酸的降解率随着臭氧浓度的增加而上升；随着pH值的增加，降解率先增大后减小；在最优条件下：臭氧浓度50mg/L、pH值为10，腐殖酸去除率为77.4%，TOC与COD_Cr的去除率分别为36%和60%；通过对臭氧氧化腐殖酸的动力学进行分析，确定臭氧氧化腐殖酸的反应为拟一级反应。

关键词：臭氧氧化、腐殖酸、膜反应器、气升

ABSTRACT

Since the discovery of ozone, its strong oxidizing property has been used as water treatment, which is regarded as a new processing technology in this century. Ozone oxidation technology also has the advantages of high efficiency, universality and oxidation degradation. These advantages make the ozone oxidation technology has a great advantage in water treatment. But there are some defects, such as humic acids, the technology can not be completely degraded into water and carbon dioxide, but also need to make up for other processes. Membrane method has the advantages of good water quality, small area, low cost and simple operation, so it has become a hot spot in the current research and development.

In order to obtain the optimized conditions of ozonation HA, we studied the ozonation HA through airlift reactor, the effects of ozonation to degradation of HA and analysed the dynamics of ozonation HA were investigated. The removal of HA improved with increasing ozone concentration, increased with increasing pH and could reach the best when pH was 10, then decreased with further increasing pH. In optimized conditions: ozone concentration 50mg/L, pH value 10, solution temperature 50℃, the removal rate of HA reached 77.4%, the removal of TOC and COD reached 36% and 60% respectively. Further, it was found that the reaction of ozonation HA following the pseudo-first order reaction kinetics model.

KEYWORDS: Ozonation；Humic acids； Membrane reactor ；Airlift

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 水中天然有机物 1

1.1.1 腐殖酸的性质及结构 1

1.1.2 腐殖酸的危害 2

1.2 腐殖酸的去除方法 3

1.2.1 膜分离技术 3

1.2.2 强化混凝 4

1.2.3 活性炭吸附 4

1.3 臭氧氧化技术 4

1.3.1 臭氧的性质 4

1.3.2 臭氧氧化技术的发展 5

1.3.3 臭氧氧化技术应用 6

1.4 气升式反应器 6

第二章 实验部分 8

2.1 概述 8

2.2 实验材料与方法 8

2.2.1 实验试剂 8

2.2.2 实验仪器 8

2.2.3 实验装置 9

2.2.4 实验流程 10

2.2.5 实验分析方法 10

2.2.6 实验计算方法 11

第三章 实验分析与讨论 12

3.1 臭氧浓度对腐殖酸降解速率的影响 12

3.2 溶液pH值对腐殖酸降解速率的影响 14

3.3 初始腐殖酸浓度对臭氧氧化反应的影响 16

3.4 最优条件下臭氧氧化腐殖酸对TOC及COD的影响 17

3.5 臭氧化气升膜反应器处理腐殖酸水溶液 18

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 25

第一章 文献综述

1.1 水中天然有机物

自然水源中的有机污染物主要可以由两大类组成，一类是天然有机物而另一类则是人工有机物。动植物在自然规律下经腐烂分解所产生的物质，我们把它称作天然有机物。人工有机物分类比较明显，主要是有毒的有机污染物，主要有“三致”有机污染物^[1]。

水体中的天然有机物通常可以分为腐殖质和非腐殖质。非腐殖质包括一些有明显化学特征的化合物，像一些简单的多低分子的有机物。这类化合物是可生物降解的，其残留比较少。天然有机物中的腐殖质是一类结构复杂、化学性质复杂的有机物，因此普通的生物降解是难以实现的^[2]。腐殖酸就是其中的主要代表。

1.1.1腐殖酸的性质及结构

腐殖酸是一种结构组成复杂的非均一性的大分子有机物，是动植物的残留体经过复杂的生物、地理作用形成的，在整个生态体系总有机质有较高的比例。其结构复杂，含有多种活性官能团，如酚羟基、醇羟基、烯醇基、羧基、硫酸基、取代氨基、羰基、甲基、醌基等。由文献可知，腐殖酸有很强的螯合、络合、吸附和氧化还原能力，易跟多种有机物、无机物发生相互作用，因此对污染物在环境中的迁移、转化、降解和消亡等行为规律产生重要作用^[3]。腐殖酸是一类复杂的混合物，没有固定的分子量，分子量是可变的，一般在500~5000之间，同时它的分子组成和化学性质还不清楚。但腐殖酸易溶于稀碱性溶液，而在酸性溶液中往往是沉淀形式表现出来的。

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