文献：微填充床反应器连续臭氧化快速降解难降解有机污染物

微填充床反应器连续臭氧化快速降解难降解有机污染物

1. 文章信息

标题：Rapid degradation of refractory organic pollutants by continuous ozonation in a micro-packed bed reactor

中文标题：微填充床反应器连续臭氧化快速降解难降解有机污染物

2. 文章链接

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128621

3. 期刊信息

期刊名：Chemosphere Volume 270 , May 2021, 128621

4. 作者信息：Qiang Cao b c, Le Sang a, Jiacheng Tu a, Yushi Xiao b, Na Liu b c, Lidong Wu b, Jisong Zhang a

a.The State Key Lab of Chemical Engineering, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, China

b.Key Laboratory of Control of Quality and Safety for Aquatic Products, Ministry of Agriculture, Chinese Academy of Fishery Sciences, Beijing, 100141, China

c.College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai, 201306, China

5.文中所用产品型号：3S-t3，3S-J5000

要点

•开发了一种基于μPBR的连续臭氧化系统，用于难降解有机污染物的快速降解。

•与大型反应器相比，表观降解速率常数提高了1-2个数量级。

•在71 s内，μPBR对污染物和COD的去除率分别达到100%和70% ~ 80%。

•μPBR中较高的气液传质可提高对污染物和COD的去除率。

摘要

近年来，微反应器技术以其优异的多相混合性能和较强的传质性能而备受关注。采用微填充床反应器(μPBR)连续臭氧化系统，提高了臭氧的溶解速率，实现了对难降解有机污染物的快速高效降解。考察了液流量、气流量、初始pH、初始O3浓度和初始苯酚浓度对苯酚和化学需氧量(COD)去除率的影响。实验结果表明，在优条件下，苯酚和COD的去除率分别为100.0%和86.4%。与大型反应器相比，μPBR的表观反应速率常数提高了1 ~ 2个数量级。此外，在μPBR中臭氧化处理了一些典型的有机污染物(包括酚类、抗生素和染料)。在71 s内，对有机污染物和COD的去除率分别达到100.0%和70.2% ~ 80.5%。在该连续处理系统中，未反应臭氧100%转化为氧气，促进了水生生态系统的健康发展。因此，这种基于μPBR的连续系统是一种快速高效处理难降解有机污染物的有前景的方法。

臭氧设备

微填充床反应器连续臭氧化实验装置示意图如图1所示。所有实验均在室温(20℃)下进行。臭氧由臭氧发生器(同林科技3S-T3)产生，供氧为纯氧，氧的流量在100-200 mL min-1范围内，由浮子流量计(思连701HB-5)控制。在实验前后，还提供氮气来净化整个流动系统。与反应器平行的背压调节器将压力控制在0.2 ~ 1.0 bar之间，这是臭氧发生器的正常工作压力。

这个背压调节器也在臭氧发生器的臭氧分布中起作用。

经过臭氧发生器后，臭氧-氧气混合物被分成两部分。

一部分通过臭氧质量流量控制器(Sevenstar DO7-19B)以20-100 sccm的流速流入mPBR。

另一种通过背压调节器流出系统，并通过臭氧破坏而被破坏。

臭氧监测仪(同林科技3S-J5000)监测气相臭氧浓度。

在实验过程中，臭氧浓度范围为30 ~ 130 mg l -1，取决于入口压力、温度和流量。在分区反应之前，首先通过关闭反应器入口来测量初始臭氧浓度(气相)。

模型有机污染物通过柱塞泵(Peek 6000LDI-P)以0.4-2.0 mL min-1的流速输送。

mPBR出口的气液混合物被收集在一个带塞的瓶子里，在这个瓶子里进行气相和液相的分离。未反应臭氧由臭氧监测仪测量，通过臭氧破坏部分破坏。

当臭氧被破坏时，99.9%的臭氧转化为氧气(表S1)。采样时，切换三通球阀采集液体样品。

样品采集后立即测量污染物和COD的去除率，与24h后测量的去除率变化不大，在1-2%的范围内。

因此，未反应臭氧对污染物和COD的去除没有影响。