水中臭氧溶解特性的研究

水中臭氧溶解特性的研究

臭鼬是一种高效、光谱的消毒剂，广泛应用于许多领域，尤其是水处理和消毒。臭氧在水中溶解性较差,其溶解能力和半衰期是影响其消毒效果的重要因素。本试验利用底部分散曝气的有机玻璃柱反应体系,研究了各种环境因素对臭氧的溶解能力和半衰期的影响。1方法1.1臭氧氧化特性试验利用1根直径90mm、长度1.3m的有机玻璃柱,向反应柱中加入6L经过调节的去离子水,然后启动臭氧发生器向去离子水中输送臭氧气体,通过控制气体流量和通气时间来研究各种因素的影响。本研究所用臭氧水消毒机采用电晕放电原理,以空气为原料,气体流量60L/h,采用底部分散曝气方式,通过控制通气时间来产生不同浓度的臭氧。1.2臭氧含量的测定在试验规定的时机和设计的各种因素条件下,直接取含臭氧的水,按照GB/T5750.11-2006《生活饮用水标准检验方法》中规定的碘量法进行臭氧含量测定。1.3ph值和色度影响试验水温影响试验是利用预先放置于4℃的去离子水(pH=6.5)调节水温;pH值影响试验利用1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节20℃的去离子水进行;色度影响试验利用预先配制好的腐殖酸加入到一定体积的20℃去离子水中,并调节pH值为6.5;通气量影响是通过控制气体流量计来进行。1.4臭氧氧浓度的测定臭氧的半衰期试验是利用调节好的去离子水生成一定浓度的臭氧水,取一定体积置于密闭容器内,置于暗处存放,每隔一定时间间隔取出样液测定臭氧浓度。2结果2.1水温对除臭效果的影响结果表明,在相同的试验条件下,水温对臭氧在水中浓度的影响非常显著,随着水温的升高,水中臭氧浓度快速降低,并且在水温相对较高时,水中臭氧浓度随着通气时间的延长,浓度提高缓慢。可见水温升高水中臭氧溶解与分解趋于平衡(图1)。2.2ph值的确定pH值对水中臭氧浓度的影响试验根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中对pH值的规定,选择在6.5~8.5之间进行。结果表明,pH值对水中臭氧浓度有一定的影响,随着pH值的升高水中臭氧的浓度相对降低(图2)。2.3n内臭氧浓度结果显示,随着色度的提高臭氧浓度明显降低,在试验的30min之内臭氧浓度虽然有所升高,但与未加入腐殖酸的水样相比仍偏低。这可能是由于水中的腐殖酸消耗了水中的臭氧,从而导致在试验时间内臭氧浓度降低,说明色度对水中臭氧浓度有明显影响(图3)。2.4臭氧在水中的浓度结果表明,在相同试验条件下,增大通气流量并不能提高水中臭氧的浓度(图4),这主要是因为臭氧在水中溶解速度慢和稳定性较差,增大通气流量搅动了水从而影响了臭氧的溶解,同时,通气流量增大缩短了气液接触时间,也不利于臭氧的溶解。2.5水中臭氧的寿命鉴于水温对水中臭氧浓度的影响明显,试验考察了0℃、10℃、20℃、30℃、40℃条件下水中臭氧的半衰期。结果证明,水温对水中臭氧的半衰期影响非常显著,在0℃时水中臭氧的半衰期可以达到45min,而随着水温的逐渐升高,臭氧的半衰期快速降低,在水温30℃、40℃时水中臭氧浓度快速降低的同时,半衰期同样缩短(图5)。2.6低ph时臭氧的稳定性结果表明,臭氧水中pH值偏高臭氧浓度下降速度加快(图6),结果提示pH值对水中臭氧的半衰期有一定的影响,低pH时臭氧的半衰期相对较长,稳定性较好。3影响臭氧稳定性的因素臭氧对各种水体中微生物都具有较强的杀灭作用,但水质越好越有利于臭氧杀菌;另外,臭氧水还可以用作物品冲洗消毒。臭氧在水中溶解度低,且性质活泼,容易分解。因此,臭氧在水中很不稳定。本研究结果显示,水温是影响水中臭氧浓度和稳定性的主要因素,高温不利于臭氧在水中溶解,同时也会加速臭氧分解,从而降低了水中臭氧的稳定性。水温低和pH值低均有利于水中臭氧的稳定性。因为腐殖酸可大量消耗臭氧而降低水中臭氧的浓度,所以水质中色度升高,