炭改性催化材料在臭氧实验中的应用

炭改性催化材料在臭氧实验中的应用

炭改性催化材料作为一种高效的环境功能材料，近年来在臭氧催化氧化领域展现出显著的应用潜力。该材料通过引入氮、硫等官能团对活性炭进行改性，增强了其吸附与催化性能，可显著提升臭氧对有机污染物和VOCs的降解效率。本文档系统阐述了炭改性催化材料在水处理与气体净化两大领域中的具体应用案例，并介绍了配套臭氧设备的基本组成与功能，为相关研究与工程实践提供了重要参考。

水处理领域：

去除有机污染物：在众多有机废水处理中，炭改性催化材料表现出色。如对含苯甲酸的废水，经氮 - 硫共改性活性炭为载体制备的 CeOx/ACNS 催化剂，可将单独臭氧氧化 30 分钟时苯甲酸去除率从 22% 提高到 88%，TOC 去除率从 7% 提升到 55% 。这是因为含氮官能团和含硫官能团的引入，增强了对苯甲酸的吸附性能与催化臭氧氧化性能 。

处理富营养化水体：构建臭氧预氧化 / 改性粘土 / 臭氧 - 生物活性炭组合工艺处理富营养化景观河水，在特定条件下，对浊度、CODMn、TN、TP 和藻类的去除率分别达 97.5%、77.7%、81.9%、95.4% 和 99.2%，出水水质达地表水环境质量标准的 Ⅰ 类或 Ⅱ 类标准 。

炼化企业反渗透浓水预处理：针对炼化企业反渗透浓水，活性炭催化臭氧氧化实验表明，双氧水改性活性炭催化效果很佳。虽催化臭氧氧化出水 COD 未达排放标准，但单独臭氧氧化出水 B/C 值可达 0.54，因此臭氧氧化可作为生化单元预处理工艺 。

气体净化领域：

炭改性催化材料可用于净化含挥发性有机化合物（VOCs）等废气。臭氧在改性炭催化下，能更高效地将 VOCs 氧化分解为无害的二氧化碳和水，相较于传统吸附法，该法不会产生二次污染，且能深度净化低浓度废气 。

配套臭氧设备

臭氧发生器：是产生臭氧的核心设备，常规使用电晕放电式。电晕放电式应用广泛，通过高压电场使氧气转化为臭氧。在进行炭改性催化臭氧实验时，需根据实验规模与所需臭氧浓度选择合适规格的发生器，如小型实验室可选用产生低浓度臭氧的小型发生器 （3S-T10）。

气体输送与混合装置：用于将产生的臭氧输送至反应体系，并与待处理物质充分混合。常见的有管道输送系统与搅拌装置，在处理液体时，可采用曝气头将臭氧以微小气泡形式通入液体，增大接触面积，提高反应效率。

浓度监测设备：准确监测臭氧浓度对实验至关重要。常规使用紫外臭氧检测仪（3S-J5000），检测精准，可连续使用。。

综上所述，炭改性催化材料在臭氧实验中表现出优异的催化活性和应用前景。在水处理方面，该材料能有效提升苯甲酸、富营养化水体及反渗透浓水中有机物的去除率，显著改善出水水质；在气体净化领域，则可实现对VOCs的高效分解，避免二次污染。配套的臭氧发生、输送与浓度监测设备为实验提供了可靠的技术支持。炭改性催化臭氧技术具有广阔的环境治理应用价值，值得进一步研究与推广。