摘要：菠萝蜜视频网站入口地址氧化技術在水處理係統中具有良好的應用前景，但實際應用中受到菠萝蜜视频网站入口地址傳質及氧化選擇性的限製。故本研究以對硝基苯酚廢水為研究對象，采用一種新型旋轉微氣泡
反應器，通過多孔陶瓷填料的旋轉將菠萝蜜视频网站入口地址氣泡尺寸破碎至微米級別，實現對廢水降解過程的強化，同時本研究還進一步考察了操作條件對菠萝蜜视频网站入口地址傳質過程和菠萝蜜视频网站入口地址分解產生羥基自由基過程的影響規律。實驗結果表明，提高反應器轉速和氣體流量，可以加快菠萝蜜视频网站入口地址傳質和羥基自由基產率，同時提高溶液中pH值也可以提高羥基自由基產率進而提高對硝基苯酚的去除率。與其它操作變量相比，反應器轉速的影響很為明顯，說明改善菠萝蜜视频网站入口地址氣泡流體力學行為能有效地提高對硝基苯酚的去除效果，體現反應器強化菠萝蜜视频网站入口地址體係的可行性。此外，二甲亞碸的加入抑製了對硝基苯酚的去除，說明菠萝蜜视频网站入口地址的間接氧化方式是降解對硝基苯酚的一種重要途徑。本研究結果為旋轉微氣泡反應器在菠萝蜜视频网站入口地址氧化降解過程中開發及應用提供合理指導。
硝基酚是生產炸藥、農藥、染料和皮革等產品的重要原料，由於其對人類和水中生物的強烈毒性，已被多國環境保護部門列為一種優先汙染物。由於芳香環中硝基基團具有很強的吸電性，增強了硝基酚的化學穩定性，且對微生物具有毒性，需要較長的孵育時間，故生物降解不適用於對硝基酚的去除。另外，簡單的物理方法，如吸附和膜過濾，隻是將硝基酚從液相轉移到固相，對降低硝基酚的毒性是無效的。因此，尋找一種高效的液相分解硝基酚的方法顯得尤為重要。
菠萝蜜视频网站入口地址和以菠萝蜜视频网站入口地址為基礎的高級氧化工藝已得到廣泛研究並成功地應用於廢水處理領域。其優勢主要在於菠萝蜜视频网站入口地址具有較強的氧化能力（E0＝2.07 V），且不易產生二次汙染。但菠萝蜜视频网站入口地址在水中溶解能力有限，氧化降解廢水過程中受到傳質速率的嚴重製約，造成菠萝蜜视频网站入口地址利用率低、廢水處理成本高等問題。克服這一限製的一種有效方法是通過減小溶液中的菠萝蜜视频网站入口地址氣泡的尺寸來增加用於傳質的界麵麵積，進而實現菠萝蜜视频网站入口地址傳質過程的有效強化。當氣相中的菠萝蜜视频网站入口地址進入廢水後，其與汙染物的反應主要有兩種機製：（i）菠萝蜜视频网站入口地址分子的直接反應和（ii）二次氧化劑的間接反應，如在水中菠萝蜜视频网站入口地址分解後形成的羥基自由基（·OH）引發的高級氧化反應。由於菠萝蜜视频网站入口地址分子對有機物的直接氧化反應具有一定選擇性，導致其常常難以完全去除有機汙染物。而間接菠萝蜜视频网站入口地址氧化產生的羥基自由基具有比菠萝蜜视频网站入口地址更高的氧化還原電位（ E0＝2.80 V），可降解大多數有機物。因此，采用相應技術，促進菠萝蜜视频网站入口地址向間接氧化路徑偏移，將使菠萝蜜视频网站入口地址在降解有機廢水方麵具有更廣闊的應用前景。如已有研究表明菠萝蜜视频网站入口地址氣泡在收縮破裂瞬間更容易激發產生 ·OH，從而提高其氧化能力。綜上，改善菠萝蜜视频网站入口地址氣泡的流體力學行為不僅可以改善菠萝蜜视频网站入口地址傳質效率，同時還能提高菠萝蜜视频网站入口地址體係的氧化降解能力。
旋轉微氣泡反應器，又叫旋轉泡沫填料反應器（Rotating Solid Foam Reactor），是一種以多孔陶瓷填料代替傳統攪拌槳的新型多相攪拌釜式反應器 。近年來，該反應器已在葡萄糖催化氧化、苯乙烯催化加氫及微觀混合效率等多相過程體現了其優勢。它是由埃因霍溫理工大學化學反應器工程團隊開發，並將其用於強化多相反應過程的一種新型反應器。其原理是依靠填料的旋轉所產生強剪切力和填料本身的多孔結構，不斷切割破碎反應器內氣泡，使大量氣泡尺寸保持在亞毫米甚至微米級別，進而極大增加了氣液表麵接觸麵積，提高了氣泡的表麵更新速率，有效強化氣液傳質過程。同時氣泡快速地收縮破裂，有利於菠萝蜜视频网站入口地址分解成羥基自由基，增強菠萝蜜视频网站入口地址處理能力，故該反應器的特性為強化菠萝蜜视频网站入口地址在氧化降解廢水中的應用提供可能。
圖1 菠萝蜜视频网站入口地址實驗裝置示意圖
1-氧氣罐；2-菠萝蜜视频网站入口地址發生器；3-氣體轉子流量計；4-氣體菠萝蜜视频网站入口地址分析儀；5-旋轉微氣泡反應器；6-KI 吸收液
因此本研究利用旋轉微氣泡反應器實現菠萝蜜视频网站入口地址在廢水中的微氣泡化，研究其對菠萝蜜视频网站入口地址降解酚類廢水的強化機製，考察了該反應器在不同轉速、進氣菠萝蜜视频网站入口地址流量和 pH 條件下，對菠萝蜜视频网站入口地址傳質、液相中羥基自由基生成量及對硝基苯酚（PNP）廢水降解效果的影響規律，為新型高效菠萝蜜视频网站入口地址氧化反應器的研發提供科學參考。
結論
本研究采用旋轉微氣泡反應器強化菠萝蜜视频网站入口地址傳質過程，加快菠萝蜜视频网站入口地址分解產生羥基自由基和氧化降解對硝基苯酚廢水過程。結果表明，提高反應器轉速、氣體流量可以明顯提高菠萝蜜视频网站入口地址傳質速率和羥基自由基的產量，增加對硝基苯酚、COD 及 UV254 的去除效率。提高水中 pH 值，對羥基自由基產生也有促進作用，加快對硝基苯酚、COD 及 UV254 的去除，而提高對硝基苯酚濃度，對硝基苯酚、COD 及 UV254 的去除率均降低。與反應器轉速相比，菠萝蜜视频网站入口地址氣體流量和廢水 pH 值的影響較弱，在 O3 進氣流量 3 L·min-1、反應器轉速 400r/min、濃度 20 mg·L-1 條件下，降解 100 mg·L-1 的 PNP，15 min 內 PNP 的去除率可達到 96.3%，30 min 時 COD 和 UV254去除率分別可達到 94.5%和 89.2%。此外，二甲亞碸的加入抑製了對硝基苯酚的去除，表明菠萝蜜视频网站入口地址的間接氧化方式是降解對硝基苯酚的一種重要途徑。本研究結果說明了旋轉微氣泡反應器強化菠萝蜜视频网站入口地址體係的可行性，並為其在菠萝蜜视频网站入口地址氧化降解過程中開發及應用提供合理指導。
曾尚升，楊宇成，張娜，張學勤，葉靜，黃雅燕，肖美添
（華僑大學化工學院，福建 廈門 361021）
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