活性炭性质与催化效果之间的关系 　　活性炭的催化氧化性能与活性炭的表面化学性质有关。~6#活性炭是臭氧氧化反应的催化剂。6种活性炭的吸附能力随数量而降低，催化效果如图4所示。从图中可以看出，与臭氧单独氧化废水相比，添加活性炭可以使废水COD和DOC去除率分别提高17%~35%，17%~56%。 　　图4不同活性炭的催化效果比较 　　与活性炭的吸附性能(表1)和催化性能(图6)相比，显然两者并不一定相关。SPSS计算活性炭催化效果和活性炭性质指标Pearson相关系数相关系数最大的是大孔体积，相关系数为0.85(p＜0.05);其次是碱性基团的含量，相关系数为0.73.此外，一些研究人员还建议，活性炭的大孔可以作为臭氧的自由基反应场所，从而影响活性炭对臭氧的催化性能，因此大孔活性炭的催化效果更好。活性炭中的碱性基团使臭氧更容易分解为羟基自由基，因为含氧碱性基团可以被视为Lewis碱与水分子形成子供应体形式发生反应，使臭氧更容易分解为羟基自由基。 　　对6#活性炭进行不同的表面改性，然后吸附饱和。活性炭作为臭氧催化反应的催化剂，其基本特性和催化结果如表4和图5所示。 　　活性炭表面处理后，表面的物理特性发生了变化。高锰酸钾可以调节活性炭的微孔结构，但不能增加活性炭的大孔体积，催化效果不大；金属锰离子也可能催化臭氧，应考虑金属催化。虽然氢氧化钠改性处理可以增加活性炭表面碱基团的含量，但可能会导致活性炭的孔结构损伤和孔坍塌，大大降低比表面积和催化效果。 　　活性炭的孔隙形态可以通过氮气高温处理来改变。由于造孔效果，原封闭的孔被打开，产生更多的孔。从图5可以看出，与未改性活性炭相比，氮气高温处理后活性炭的催化性能最好，COD去除率提高15.7%，DOC去除率提高41.0%，出水COD及DOC值分别为110mgL－1及60mgL-1.虽然氯化锌对增加活性炭的比表面积没有影响，但它可以增加活性炭的孔结构，从而增强其催化效果。可以看出，高温处理和氯化锌处理可以扩大孔体积，提高废水的有机物去除率。硫酸和磷酸的改性破坏了活性炭的孔结构，增加了表面酸和氧的官能团，不利于催化臭氧化。 　　图5活性炭不同表面处理后的催化效果比较(A.未经表面处理；B.高锰酸钾;C.氢氧化钠;D.氮气高温处理；E.氯化锌;F.硫酸;G.磷酸) 　　3.3臭氧对活性炭的影响 　　为调查臭氧对活性炭的影响，用去离子水清洗6#活性炭，将臭氧1放入清水中h，过滤干燥活性炭(60~70℃)。臭氧不能改善活性炭的孔隙结构，活性炭表面碱性基团含量降低，酸性官能团含量增加，特别是含氧官能团中羧基含量显著增加。臭氧处理后的活性炭用于废水吸附，吸附容量降低22.37%。 　　臭氧氧化法用于再生吸附饱和活性炭，再生活性炭吸附处理生化废水，计算其吸附能力，与新活性炭的吸附能力进行比较，计算再生效率。臭氧氧化再生-吸附过程，结果如表5所示。臭氧再生活性炭4次后，基本失效。 　　3.4加载微孔膜对氧化效果的影响 　　活性炭的催化作用不仅与活性炭的表面性质、臭氧浓度和臭氧气泡的大小有关，还需要讨论臭氧气泡大小对活性炭催化作用的影响。臭氧发生器产生的臭氧浓度为3.35mgL-1.进入反应柱产生的气泡大，直径为mm，臭氧利用率低，出口臭氧浓度为2mgL-1.微孔膜安装在反应柱底部。当膜孔径逐渐减小时，臭氧气泡的索特直径显著减小，增加了传质比表面积和臭氧的停留时间，有效提高了废水氧化过程中臭氧的利用率，使废水处理效果更好（表6）。使用活性炭催化和加载微孔膜后，废水COD和DOC进一步提高去除率，最佳处理效果可使出水口COD和DOC达到41.47和25.38mgL-1、符合工业回用要求。