不同臭氧催化劑反應的影響
對于擁有特殊價電子結構的過渡金屬元素，它們的d軌道未排滿，既可以作為親核試劑提供孤對電子，又可以作為親電試劑提供空軌道，因此具有很強的催化性能。相關的研究[10-12]發現，過渡金屬氧化物對臭氧具有較為明顯的催化作用。在COD為500 mg·L-1，進料pH為6.63，催化劑用量2 mg·L-1，反應溫度20 ℃，反應時間150 min，臭氧濃度60 mg·L-1，氣體流量1 L·min-1條件下，每30 min取一次樣，考察不同催化劑對水樣COD和TOC去除率的影響如圖 4和5所示。
圖 4 不同催化劑對COD去除率的影響
圖 5 不同催化劑對TOC去除率的影響
從圖 4可以看出，不同反應體系下水樣COD的去除率增勢均在反應時間60 min時趨于平緩，水樣COD的去除率從大到小排列為：O3/多組分催化劑 > O3/Fe2O3催化劑 > O3，分別對應88.29%，82.60%和70.75%。與無催化劑O3氧化體系相比，O3/多組分催化劑體系和O3/Fe2O3催化劑體系對水樣COD去除率分別增加了15.87%和11.72%。
從圖 5可以看出，不同反應體系下水樣TOC的去除率增勢均在反應時間90 min時趨于平緩，水樣TOC的去除率從大到小排列為：O3/多組分催化劑 > O3/Fe2O3催化劑 > O3，分別為85.39%，68.49%和54.89%。與無催化劑O3氧化體系相比，O3/多組分催化劑體系和O3/Fe2O3催化劑體系對水樣TOC去除率分別增加了30.50%和13.60%。這是由于催化劑除了自身對水樣中的有機物具有一定吸附作用并能利用間隙分割臭氧氣泡使其變小從而增加氣液混合程度，還可以與臭氧、水樣形成非均相催化氧化體系，增加臭氧在水中分解產生的羥基自由基數量，從而促進水樣深度氧化。多組分催化劑相較于Fe2O3催化劑，多了鈷、銅、錳的氧化物，能夠進一步促進臭氧分解反應；可能含有p型氧化物，p型氧化物較之n型金屬氧化物的氧吸附量更大，且吸附的O3、O2會電離成O-、O2-和OH-，使陰離子物質趨于穩定，對臭氧分解反應更有活性[13-15]。
綜合3種催化氧化體系對水樣COD和TOC去除效果考慮，選用多組分催化劑為本實驗催化劑。
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