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根据以上讨论,四种活性炭催化剂均可提高反渗透浓缩液中有机物的去除率。特别地,负载铈的活性炭催化的臭氧化显示出比O 3/H 2 O 2工艺和其他催化臭氧化工艺更高的有机化合物降解速率。因此,探索负载铈的活性炭催化臭氧氧化的机理具有重要意义。根据图2中的数据,以研究·OH在催化臭氧化反应中的贡献率。在活性炭上的吸附动力学较慢,但与·OH的反应常数高。负载铈的活性炭在臭氧氧化中可以很好的去除有机物,这主要是由于其各种去除机理,包括吸附,臭氧氧化和自由基氧化。吸附和臭氧化都是选择性的。一些有机物在活性炭上缓慢吸附,因此非选择性的羟基自由基氧化对于通过负载铈的活性炭催化的臭氧氧化作用从水中去除难处理的有机化合物起着重要的作用。催化臭氧化系统中生成·OH的可能机理如图3所示。通过这种机制,不仅可以通过表面官能团而且可以通过负载在活性炭上的铈来刺激·OH的生成。由表面基团的自由基激发依靠其碱度和给电子效应。对于负载在活性炭上的铈,氧化铈表面的氧空位是催化活性位。? 3可以具有氧空位或直接用H反应2 ?将其吸附在氧空位,以产生HO 3·,·O2 2-,HO 2·等自由基。这些自由基可以通过一系列链反应转化为·OH。在自由基生成过程中,氧空位周围的Ce 3+会失去电子,并被氧化为Ce 4+,这可能导致催化活性降低。因此,富电子结构(例如石墨烯层,-NO 2和吡喃酮)与氧化铈之间可能发生电子转移过程,从而导致Ce 4+的还原和催化活性的更新。这种协同效应可能是在负载铈的活性炭表面快速连续产生·OH的关键。
在废水处理中,通常是将活性炭吸附工艺放在生化吹得后面,称为活性炭三级废水处理,进一步减少废水中有机物的含量,去除那些微生物不易分解的污染物,使经过活性炭处理后的水能达到排放标准的要求,或使处理后的水能回到生产工艺中重复使用,达到生产用水封闭循环的目的。活性炭吸附有机物的能力是十分大的,在三级废水处理中,每克活性炭吸附的COD可达到本身质量的百分之几十。在废水处理厂中增加了三级废水处理能使BOD的去除效果达到%。
活性炭以物理吸附的形式去除水中的有机物,吸附前后被吸附的性质并未变化,如果能采用适当的解吸方法,还能回收水中有价值的物质。如果把粉状活性炭投入爆气设备中,炭粉与微生物形成了一种凝聚体,可使处理效果超过一般的二级生物处理法,出水水质接近于三级处理。此外,还能够使活性炭污泥变得缜密和结实,降低出水浑浊度,提高二级处理的水力负荷。粉状炭可以间断地加入,对于现有的二级处理厂可在不增加三级处理投资的情况下,提高处理效果。
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高比表面积活性炭是世界上广泛研究的活性炭领域,它在双电层电容器的电极材料、催化剂载体和一些特殊的吸附领域已展示出优异的性能.KOH活化法是生产高比表面积活性炭的成熟的方法.但困扰KOH活化法大面积推广的主要问题是两个:由于活化过程中单质钾释放所导致的爆炸性问题和大量使用KOH所导致的高比表面积活性炭的成本居高不下.国外也仅有日本和美国能够商业化生产。
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