Page 145 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

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第 5 期 王勇等：含酚废 水 α-Fe O 催化臭氧氧化参数优化及机理分析 · 1501 ·
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于具有储量丰富、易于合成、低毒性等优点而受到 水的催化氧化降解机理，以期为含酚废水的有效处
越来越多的关注 [5-6] 。其中，α-Fe O 具有较强的臭氧 理提供参考。
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催化活性 [7-8] ，研 究 α-Fe O 催化臭氧氧化处理含酚
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2 1 材料与方法
废水具有一定实际意义和应用价值。
有研究表明，臭氧投加量、催化剂投加量、p 及 1.1 试验材料与设备
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反应时间是催化氧化过程的主要影响因素 [9-11] 。参 试验 用 α-Fe O 经 Zetasizer Nano ZS9 粒度分
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数选取对催化氧化过程和污染物氧化效果影响明 析仪表征，其粒径 为 6.03 µm。试验开始前打开臭氧
显。因此，需对反应过程中各影响因素控制权重进 浓度检测器进行预热，控制仪器温度 为 20～24 ℃。
行评估，进而优化反应条件。限于试验次数、时间、 使用去离子水配 制 50 mg/ 苯酚溶 液 1 于柱状反
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计算等问题，不断修正参数并完整地进行每个试验 应装置中。 以 99.999 % 纯度氧气经臭氧发生器（3S-
显然是困难的，为达到满意的处理效果，同时减少冗 T，北京同林科技有限公司）制备臭氧，通过流量计控
杂的试验次数，可对试验进行正交设计 [12-14] 。 制气体流量 为 100 mL/min，调节发生器功率控制臭
笔者采 用 α-Fe O 催化臭氧氧化技术处理苯酚 氧浓度，并通过臭氧在线检测仪（3S-J5000，北京同林
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废水， 以 CO D 去除率和单位臭 氧 CO D 降解量作为 科技有限公司）实时监测臭氧浓度。制备的臭氧通
参考指标设计正交试验。通过极差分析，得到各指 过 10 µ m 孔径曝气头向装置底部曝气，反应同时，装
标的最佳反应条件与各因素对指标的影响权重；经 置底部放置转子进行磁力搅拌（C-MAG MS 4，德国
过权重矩阵计算得到各因素对指标的综合影响程 IKA），以防止催化剂沉积。试验尾气用硫代硫酸钠
度，优化了试验过程；对正交试验数据做方差分析和 （Na S O ）吸收。使 用 NaOH、HC 调节溶 液 pH。试
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验证试验，验证了试验结果的真实性，探讨了苯酚废 验流程如 图 1 所示。

图 1 试验流程
Fig.1 Experimental flow chart

1.2 正交试验 表 1 α-Fe O 催化臭氧氧化苯酚废水正交
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为获得优化的反应条件并减少试验次数，以臭 2 试验因素及水平
氧投加量（A）、催化剂投加量（B）、pH（C）、反应时间 Table 1 Orthogonal experiment factors and level of α-Fe O
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（D）为主要因素设计正交试验，每种因素设 置 4 个水 catalytic ozonation of phenol wastewater
平，具体见 表 1。 水平 A/〔mg/(L·min)〕 B/(g/L) C D/min
1.3 表征及分析方法 1 3 0.01 5 15
通过扫描电子显微镜（SEM，蔡司，evo18，德国）
2 5 0.05 7 30
得到催化剂的表面形态和结构，采 用 LH-3B A 型多
3 10 0.10 9 45
参数水质测定仪检测水样 COD，采用 PHS-2 型
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4 13 0.50 11 60
p 计检测反应介 质 pH。利 用 N -吸附/脱附检 测 α-
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