本发明涉及有机物臭氧氧化洗消处理领域，尤其涉及一种臭氧氧化洗消装置及其应用。
背景技术：
随着工业发展不断扩大，水体污染事件频发，因此，去除水中有机物成为学者研究的热点。有机物污染水体后传统的处置方法主要依赖于物理吸附，即用油毡等材料将有机物限定在一定区域，然后使用轻质吸附材料吸附，之后将吸附有机物的材料打捞集中处理，而除了物理吸附技术之外，化学处置方法的研究和应用越来越广泛。在有机污染物中，含有苯环的有机物尤其难以处理，因为苯环中共轭结构稳定，导致其难以被常见的氧化剂氧化降解。近年来，出现了一种新的化学氧化法，即臭氧氧化法。臭氧的氧化还原电位较高(2.07)，且在水中能分解出氧化性更强的·oh(2.80)，有机物经臭氧降解后的产物绿色环保无污染。目前关于臭氧在去除水中有机物，尤其是苯系物的研究应用也更加深入广泛。实验研究证明臭氧氧化对去除硝基氯苯、甲苯、苯酚、对苯二甲酸、氟苯和硝基苯等难降解芳环类化合物有很好的效果。
目前，臭氧氧化洗消处理通常为向储存有机物废水的装置中通入臭氧，储存有机废水的装置通常仅设置进气口和排气口，如果要检测臭氧氧化洗消过程有机物的浓度变化规律，仅能通过中途多次停止通入臭氧来取样测试，即无法对洗消效果进行实时监测。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种臭氧氧化洗消装置及其应用。本发明所提供的臭氧氧化洗消装置能够实现臭氧氧化洗消过程的实时监测。
本发明提供了一种臭氧氧化洗消装置，包括通过管道顺次连接的臭氧发生器和臭氧氧化洗消室，所述管道的一端连接于臭氧氧化洗消室的底部；所述臭氧氧化洗消室上部设置有进料口，下部设置有出料口，中下部设置有取样口，顶部设置有排气口。
优选的，所述臭氧发生器与臭氧氧化洗消室之间的管道上设置有可调流量计。
优选的，所述可调流量计和臭氧氧化洗消室之间连接压力平衡装置，所述可调流量计、臭氧氧化洗消室和压力平衡装置之间通过三通阀连接。
优选的，所述压力平衡装置内装有ki水溶液。
优选的，所述臭氧氧化洗消室的排气口通过管道与尾气吸收装置连接。
优选的，所述尾气吸收装置中含有ki水溶液。
优选的，所述臭氧氧化洗消室内的底部设置有砂芯扩散器。
本发明还提供了上述技术方案所述的臭氧氧化洗消装置在洗消苯乙烯中的应用，包括如下步骤：
(1)关闭出料口，将含有金属离子催化剂的苯乙烯废液从进料口加入，或将非均相催化剂加入臭氧氧化洗消室，然后从进料口加入苯乙烯废液，关闭加料口；
(2)开启臭氧发生器，产生的臭氧从臭氧氧化洗消室底部进入臭氧氧化洗消室，与苯乙烯废液接触进行臭氧氧化反应；在反应中可随时通过取样口取样对反应进程进行检测；
(3)关闭臭氧发生器，将经洗消处理后的苯乙烯废液从出料口排除。
本发明提供了一种臭氧氧化洗消装置，包括通过管道顺次连接的臭氧发生器和臭氧氧化洗消室，所述管道的一端连接于臭氧氧化洗消室的底部；所述臭氧氧化洗消室上部设置有进料口，下部设置有出料口，中下部设置有取样口，顶部设置有排气口。在本发明中，连接臭氧发生器和臭氧氧化洗消室的管道的一端连接于臭氧氧化洗消室的底部，以使臭氧发生器产生的臭氧气体从臭氧氧化洗消室的底部进入，与从臭氧氧化洗消室上部进入的含有机物的废液充分接触，发生臭氧氧化反应；臭氧氧化洗消室的上部设置有进料口、下部设置有出料口，通过进料口加入待洗消废液，出料口排放经洗消后的废液；在臭氧氧化洗消室中下部设置取样口，能够实时取样，进行测试，实现臭氧氧化洗消过程的实时监测。
附图说明
图1本发明所提供的臭氧氧化洗消装置；
1臭氧发生器，2可调流量计，3三通阀，4臭氧氧化洗消室，4-1进料口，4-2出料口，4-3取样口，5压力平衡装置，6尾气吸收装置，7砂芯扩散器。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的臭氧氧化洗消装置包括通过管道顺次连接的臭氧发生器1和臭氧氧化洗消室4，所述管道的一端连接于臭氧氧化洗消室的底部；所述臭氧氧化洗消室上部设置有进料口4-1，下部设置有出料口4-2，中下部设置有取样口4-3，顶部设置有排气口。
本发明对所述臭氧发生器的种类和型号没有特殊限定，能够产生臭氧即可。在本发明实施例中，所述臭氧发生器优选为郑州今科教学仪器有限公司生产的型号为jk146的臭氧发生器。
在本发明中，所述臭氧氧化洗消室的形状优选为柱状。在本发明中，由于臭氧气体从臭氧洗消室的底部进入，所述柱状的臭氧氧化洗消室有利于臭氧气体与废液的充分接触。
本发明对所述臭氧氧化洗消室的体积没有特殊限定，本领域技术人员可以根据待处理的废液量对臭氧氧化洗消室进行常规调整。在本发明实施例中，所述臭氧氧化洗消室优选为直径800mm，高1300mm的圆柱，有效容积优选为8.32l。
本发明对所述臭氧氧化洗消室的材质没有特殊限定，本领域技术人员可以根据需要选择材质。在本发明实施例中，所述臭氧氧化洗消室的材质为有机玻璃。
在本发明中，所述臭氧氧化洗消室上部设置有进料口，下部设置有出料口，中下部设置有取样口。在本发明中，进料口用于加入废液，出料口用于洗消后的废液的排出，所述取样口能够随时进行取样，不需要停止实验，实现臭氧氧化处理过程的实时监测。
在本发明中，所述臭氧氧化洗消室的顶部设置有排气口，用于排放反应生成的co2以及未反应完全的臭氧。
如图1所示，在本发明的实施例中，所述臭氧发生器与臭氧氧化洗消室之间的管道上设置可调流量计2。在本发明中，所述可调流量计可以有效调控臭氧的流速。
在本发明的实施例中，如图1所示，所述可调流量计和臭氧氧化洗消室之间连接压力平衡装置5，所述可调流量计、臭氧氧化洗消室和压力平衡装置之间通过三通阀3连接。在本发明中，所述压力平衡装置用于平衡装置内的压力，当臭氧的压力不稳定时，可通过调节三通阀，将一部分气体排入压力平衡装置，以使臭氧以稳定的压力和流速进入臭氧氧化洗消室。
在本发明实施例中，在所述压力平衡装置内预先装入ki水溶液。在本发明中，所述ki水溶液起到吸收臭氧的作用，ki能够与臭氧发生反应，生成碘单质，进而保证排出的气体对环境无污染。在本发明实施例中，所述ki水溶液的质量浓度优选为1.5～2.5wt.％，更优选为2wt.％。
如图1所示，在本发明实施例中，所述臭氧氧化洗消室的排气口通过管道与尾气吸收装置6连接。在本发明中，通过尾气吸收装置，可对尾气进行净化。
在本发明实施例中，所述尾气吸收装置中预先加入ki水溶液。在本发明中，所述尾气吸收装置中的ki水溶液所起的作用与所述压力平衡装置中的ki水溶液相同，在此不再赘述。在本发明实施例中，所述ki水溶液的质量浓度优选为1.5～2.5wt.％，更优选为2wt.％。
在本发明实施例中，如图1所示，所述臭氧氧化洗消室内的底部设置有砂芯扩散器7。在本发明中，所述砂芯扩散器有利于臭氧气体均匀分散于反应体系内。
本发明还提供了上述技术方案所述的臭氧氧化洗消装置在洗消苯乙烯中的应用，包括如下步骤：
(1)关闭出料口，将含有金属离子催化剂的苯乙烯废液从进料口加入，或将非均相催化剂加入臭氧氧化洗消室，然后从进料口加入苯乙烯废液，关闭加料口；
(2)开启臭氧发生器，产生的臭氧从臭氧氧化洗消室底部进入臭氧氧化洗消室，与苯乙烯废液接触进行臭氧氧化反应；在反应中可随时通过取样口取样对反应进程进行检测；
(3)停止臭氧发生器，将经洗消处理后的苯乙烯废液从出料口排除。
在本发明实施例中，当所述催化剂为非均相催化剂时，本发明优选将所述非均相催化剂用多个网兜包裹，然后将所得网兜包裹的非均相催化剂置于臭氧氧化洗消室。在本发明实施例中，所述网兜的材质优选为轻质材料，以保证所述网兜包裹的非均相催化剂均匀分散于反应体系中；在本发明实施例中，所述网兜优选为薄膜聚四氟乙烯网兜。本发明对所述网兜的大小没有特殊限定，本领域技术人员可以根据需要调整，在本发明实施例中，所述网兜的大小规格优选为0.5*0.5*1cm。本发明对所述网兜的材质没有特殊限定，只要不与反应体系内的物质发生反应即可，在本发明实施例中，所述网兜优选为薄膜聚四氟乙烯网兜。
本发明对所述臭氧氧化洗消装置的应用过程中的参数没有特殊限定，本领域技术人员可以根据反应的情况，对各参数进行常规调整。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示为本实施例所用臭氧氧化洗消装置，臭氧发生器1通过管道与臭氧氧化洗消室4连接，所述管道的一端连接于臭氧氧化洗消室4的底部，以使臭氧气体从臭氧氧化洗消室的底部进入；所述臭氧氧化洗消室上部设置有进料口4-1，下部设置有出料口4-2，用于废液的进入和排放；所述臭氧氧化洗消室的中下部设置有取样口4-3，用于处理废液过程中对废液进行随时取样，以便于监控洗消进程；所述臭氧氧化洗消室内的底部设置有砂芯扩散器7，以利于臭氧气体均匀分散于反应体系内；所述臭氧发生器1和臭氧氧化洗消室之间设置有可调流量计2，用于调节臭氧的流通量；通过三通阀3连接可调流量计2、臭氧氧化洗消室4和压力平衡装置5，在臭氧压力不稳定时，可调节三通阀3，将部分臭氧气体排入压力平衡装置，以维持通入臭氧氧化洗消室的臭氧的压力稳定；所述压力平衡装置5中含有ki水溶液，可以将排出的臭氧吸收，以保证不污染空气；所述臭氧氧化洗消室的顶部为排气口，用于臭氧氧化反应生成的co2和未反应的臭氧的排放，排气口通过管道与尾气吸收装置6连接，尾气吸收装置6中含有ki水溶液，可以吸收尾气中的臭氧，对尾气起到净化作用。
将该装置应用于具体的苯乙烯废液的洗消处理中，具体步骤如下：
(1)以苯乙烯浓度为10mg/l的苯乙烯水溶液为模拟废液，向模拟废液中加入硝酸钴催化剂，所述硝酸钴在模拟废液中的浓度为0.75mg/l，调节模拟废液的ph值至7，得到待洗消模拟废液；
(2)关闭臭氧氧化洗消室的出料口，将所述待洗消模拟废液从加料口加入臭氧氧化洗消室，关闭进料口；
(3)开启臭氧发生器，调节调节流量计以及三通阀，以使臭氧以1.5l/min的流量稳定通入臭氧氧化洗消室；
(4)经30min洗消后，从取样口取样3ml，测定洗消30min时的洗消进程；
(5)洗消结束后，停止臭氧发生器，打开臭氧氧化洗消室的进料口和出料口，将洗消后的废液从出料口排出。
将3ml样品置于加入了0.1～0.2ml浓度为0.025mol/l的硫代硫酸钠溶液的取样瓶中，停止苯乙烯与臭氧的反应，测得样品中苯乙烯的浓度为1.74mg/l，经计算洗消30min时，苯乙烯的洗消率为82.6％。
实施例2
将实施例1所述的装置应用于具体的苯乙烯废液的洗消处理中，具体步骤如下：
(1)以苯乙烯浓度为10mg/l的苯乙烯水溶液为模拟废液，向模拟废液中加入硫酸锰催化剂，所述硝酸钴在模拟废液中的浓度为1.0mg/l，调节模拟废液的ph值至7，得到待洗消模拟废液；
(2)关闭臭氧氧化洗消室的出料口，将所述待洗消模拟废液从加料口加入臭氧氧化洗消室，关闭进料口；
(3)开启臭氧发生器，调节调节流量计以及三通阀，以使臭氧以1.5l/min的流量稳定通入臭氧氧化洗消室；
(4)经30min洗消后，从取样口取样3ml，测定洗消30min时的洗消进程；
(5)洗消结束后，停止臭氧发生器，打开臭氧氧化洗消室的进料口和出料口，将洗消后的废液从出料口排出。
将3ml样品置于加入了0.1～0.2ml浓度为0.025mol/l的硫代硫酸钠溶液的取样瓶中，停止苯乙烯与臭氧的反应，测得样品中苯乙烯的浓度为1.4mg/l，经计算洗消30min时，苯乙烯的洗消率为86％。
实施例3
将实施例1所述的装置应用于具体的苯乙烯废液的洗消处理中，具体步骤如下：
(1)以苯乙烯浓度为10mg/l的苯乙烯水溶液为模拟废液，向模拟废液中加入硝酸铜催化剂，所述硝酸钴在模拟废液中的浓度为0.75mg/l，调节模拟废液的ph值至7，得到待洗消模拟废液；
(2)关闭臭氧氧化洗消室的出料口，将所述待洗消模拟废液从加料口加入臭氧氧化洗消室，关闭进料口；
(3)开启臭氧发生器，调节调节流量计以及三通阀，以使臭氧以1.5l/min的流量稳定通入臭氧氧化洗消室；
(4)经30min洗消后，从取样口取样3ml，测定洗消30min时的洗消进程；
(5)洗消结束后，停止臭氧发生器，打开臭氧氧化洗消室的进料口和出料口，将洗消后的废液从出料口排出。
将3ml样品置于加入了0.1～0.2ml浓度为0.025mol/l的硫代硫酸钠溶液的取样瓶中，停止苯乙烯与臭氧的反应，测得样品中苯乙烯的浓度为1.18mg/l，经计算洗消30min时，苯乙烯的洗消率为88.2％。
实施例4
将实施例1所述的装置应用于具体的苯乙烯废液的洗消处理中，具体步骤如下：
(1)以苯乙烯浓度为5mg/l的苯乙烯水溶液为模拟废液，向模拟废液中加入聚四氟乙烯网兜包裹的co-γ-al2o3催化剂，催化剂的质量与模拟废液体积之比为30g∶1l，调节模拟废液的ph值至10，得到待洗消模拟废液；
(2)关闭臭氧氧化洗消室的出料口，将所述待洗消模拟废液从加料口加入臭氧氧化洗消室，关闭进料口；
(3)开启臭氧发生器，调节调节流量计以及三通阀，以使臭氧以1.5l/min的流量稳定通入臭氧氧化洗消室；
(4)经30min洗消后，从取样口取样3ml，测定洗消30min时的洗消进程；
(5)洗消结束后，停止臭氧发生器，打开臭氧氧化洗消室的进料口和出料口，将洗消后的废液从出料口排出。
将3ml样品置于加入了0.1～0.2ml浓度为0.025mol/l的硫代硫酸钠溶液的取样瓶中，停止苯乙烯与臭氧的反应，测得样品中苯乙烯的浓度为1.16mg/l，经计算洗消30min时，苯乙烯的洗消率为76.8％。
实施例5
将实施例1所述的装置应用于具体的苯乙烯废液的洗消处理中，具体步骤如下：
(1)以苯乙烯浓度为5mg/l的苯乙烯水溶液为模拟废液，向模拟废液中加入聚四氟乙烯网兜包裹的mn-γ-al2o3催化剂，催化剂的质量与模拟废液体积之比为45g∶1l，调节模拟废液的ph值至10，得到待洗消模拟废液；
(2)关闭臭氧氧化洗消室的出料口，将所述待洗消模拟废液从加料口加入臭氧氧化洗消室，关闭进料口；
(3)开启臭氧发生器，调节调节流量计以及三通阀，以使臭氧以1.5l/min的流量稳定通入臭氧氧化洗消室；
(4)经30min洗消后，从取样口取样3ml，测定洗消30min时的洗消进程；
(5)洗消结束后，停止臭氧发生器，打开臭氧氧化洗消室的进料口和出料口，将洗消后的废液从出料口排出。
将3ml样品置于加入了0.1～0.2ml浓度为0.025mol/l的硫代硫酸钠溶液的取样瓶中，停止苯乙烯与臭氧的反应，测得样品中苯乙烯的浓度为1.04mg/l，经计算洗消30min时，苯乙烯的洗消率为79.1％。
实施例6
将实施例1所述的装置应用于具体的苯乙烯废液的洗消处理中，具体步骤如下：
(1)以苯乙烯浓度为5mg/l的苯乙烯水溶液为模拟废液，向模拟废液中加入聚四氟乙烯网兜包裹的cu-γ-al2o3催化剂，催化剂的质量与模拟废液体积之比为45g∶1l，调节模拟废液的ph值至7，得到待洗消模拟废液；
(2)关闭臭氧氧化洗消室的出料口，将所述待洗消模拟废液从加料口加入臭氧氧化洗消室，关闭进料口；
(3)开启臭氧发生器，调节调节流量计以及三通阀，以使臭氧以1.5l/min的流量稳定通入臭氧氧化洗消室；
(4)经30min洗消后，从取样口取样3ml，测定洗消30min时的洗消进程；
(5)洗消结束后，停止臭氧发生器，打开臭氧氧化洗消室的进料口和出料口，将洗消后的废液从出料口排出。
将3ml样品置于加入了0.1～0.2ml浓度为0.025mol/l的硫代硫酸钠溶液的取样瓶中，停止苯乙烯与臭氧的反应，测得样品中苯乙烯的浓度为0.9mg/l，经计算洗消30min时，苯乙烯的洗消率为82％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。