水镁石催化臭氧化净水功能机理研究

前期研究发现，在臭氧净水实验中加入水镁石或其煅烧物，较只使用臭氧提升了70%的COD去除效率。现倾向于水镁石水解出羟基，有机物发生均相碱性催化的机理解释实验现象。但更确切的作用机理目前还不十分清楚。主要问题在于当用其它碱金属,碱土金属氢氧化物替换水镁石，在更宽泛的pH值范围内进行催化氧化实验时，并未获得更好的COD去除效果。本项目提出水镁石-有机污染物-臭氧体系内的催化氧化分解-矿化沉淀协同作用去除COD假说。用改变初始环境条件，检测中间产物，对比试验结果的方法，分别研究矿物、Mg2+、OH-、Mg(OH)2胶体、HOo和O3与有机物及其氧化中间产物的相互作用过程。评价起关键作用的反应步骤，测定反应速率和计算平衡系数。探索水镁石-臭氧-有机物体系中水解、吸附、氧化分解、矿化沉淀等过程对COD去除的贡献率。研究成果对阐明水镁石对有机污染物的臭氧催化氧化的作用机理和使用条具有意义。

含苯酚废水是常见的工业污染源，臭氧化苯酚时加入水镁石能有效的降解苯酚。臭氧化过程中，水镁石对苯酚的降解机理包括两方面：1催化臭氧化作用，对此前人有充分论述；2水镁石解离出的Mg2+与苯酚的氧化产物中和，如草酸形成难溶盐，从水溶液体系中分离沉淀。本论文对此予以重点关注。当苯酚的初始浓度为47g/L，C:Mg(原子比)=30时，经3小时充分臭氧化曝气后，投加的水镁石全部耗尽，经XRD、TG/DSC检验新形成的沉淀物为草酸镁。反应终点的pH值在4以下，TOC去除率为40%。当体系的初始C:Mg(原子比)=1，苯酚浓度为1.5g/L时，同样的臭氧化曝气过程体系残留的沉淀物仍是水镁石。反应终点的pH值在10左右，TOC去除率为100%。研究证明，苯酚臭氧化过程也是体系酸化的过程，新生的质子与水镁石解离出的羟基中和，水镁石解离出的Mg2+与草酸根结合沉淀出草酸镁。