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本文首先综述了臭氧的性质以及在水处理中的应用,重点探讨了臭氧类高级氧化技术的运用和当前的研究情况。针对水处理近况以及臭氧氧化技术所面对的问题,提出了本论文的研究目的和主要任务。本论文主要包括三个部分:(1)酸性条件下Mn2+/H2O2/O3氧化体系对乙酸的降解;(2)酸性条件下Mn2+/H2O2/O3氧化体系降解乙酸的机理;(3)常见阴离子对Mn2+/H2O2/O3氧化体系氧化效能的影响。比较了pH为1.0时,O3、H2O2/O3、Mn2+/O3、Mn2+/H2O2和Mn2+/H2O2/O3五个不同氧化体系对乙酸为目标有机物的模拟废水的氧化效能,结果发现Mn2+/H2O2/O3体系对乙酸具有较好氧化效果,反应时间20min,乙酸的降解率高达45.8%。通过补充H2O2并延长反应时间,乙酸可以完全被降解。研究发现,只要Mn2+和H2O2浓度合适,不论是乙酸浓度的高低及酸度的大小,Mn2+/H2O2/O3体系均能有效降解乙酸。此外,Mn2+/H2O2/O3氧化体系的氧化效能随pH的增加而增加。工艺优化结果表明,对Mn2+/H2O2/O3氧化工艺而言,较低浓度的Mn2+有利于体系氧化效率的提高,而过高的Mn2+浓度会使体系的氧化效能降低。考虑到H2O2的利用率,H2O2的浓度也不是越高越好。对于特定条件下的酸性废水,体系存最优的Mn2+/H2O2比,如在pH为2.0,初始乙酸浓度为100mg/L时,这个较优值为140。此外,分批次投加H2O2也有利于提高双氧水利用率。讨论了Mn2+/H2O2/O3氧化体系的作用机理。研究中将H2O2替换为草酸(本身具有还原性且臭氧惰性)后发现,Mn2+/C2H2O4/O3对乙酸也具有相似的降解效果,该结果表明H2O2在该体系起的是还原作用。添加羟基自由基猝灭剂叔丁醇时,发现对Mn2+/O3降解苯乙酮没有影响,从而排除了体系羟基自由基的机理。上述结果结合相关文献,我们推断其主要作用机制可能是中间态的活性Mn3+。为此工作中对比了加入焦磷酸钠前后体系氧化效率的影响,结果显示其对体系存在抑制作用,显示可能的活性中间物是中间态Mn3+。紫外可见扫描光谱的分析结果表明,体系确有Mn3+的产生。综上实验结果并对比最新文献中关于Mn3+的氧化机制,本工作提出了该体系的Mn2+价态循环机理,并且其高活性的离子即为Mn3+。0-10min液相臭氧浓度保持在极低值,反应结束后快速升高的实验结果也间接证明了臭氧确实参与到氧化反应中。考虑到实际应用,研究了水中常见阴离子对体系氧化效率的影响。结果显示NO3-、SO42-对Mn2+/H2O2/O3氧化体系没有影响,Cl-和Br-对体系氧化效率有明显的抑制作用,F-和磷酸盐对氧化过程影响不大。以上结果对酸性废水的有效预处理或资源回用具有较好的指导意义。