臭氧催化氧化法

臭氧是氧氣的同素異形體，含有 3 個(gè)氧原子。臭氧在常溫常壓下為淡藍(lán)色氣體，水中的溶解度為 9.2mlO3/L，高于氧氣（42.87mg/L），水中溶解濃度高于 20mg/L 時(shí)呈紫藍(lán)色。臭氧有很強(qiáng)的氧化性，氧化還原電位為 2.07V，單質(zhì)中僅低于 F2(3.06V)。臭氧可將廢水中殘留的大分子、長(zhǎng)鏈、難以生物降解的有機(jī)物部分直接礦化成二氧化碳與水，部分分解為小分子易生物降解物質(zhì)，破壞不可生物降解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，降低毒性，提高B/C比，從而保證后續(xù)生化法的處理效果。

臭氧在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用十分普遍，水溶液中臭氧與有機(jī)物的作用主要有兩種途徑：一種是臭氧分子的直接氧化作用；另一種是臭氧被分解后產(chǎn)生·OH羥基自由基強(qiáng)氧化作用。

傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)以直接氧化為主，傳質(zhì)效果差、極高的選擇性、臭氧利用率低、投資與運(yùn)行成本高昂。

臭氧cco催化氧化技術(shù)是在氧化體系內(nèi)加入過(guò)渡金屬離子，能夠?qū)Τ粞跹趸a(chǎn)生明顯的催化效果，可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中產(chǎn)生的·OH 濃度，從而提高臭氧氧化效果。

目前，催化臭氧工藝分為兩種類(lèi)型：均相臭氧氧化和非均相臭氧氧化。均相臭氧氧化是指在水中加入一些溶解性的過(guò)渡金屬離子以達(dá)到催化臭氧氧化的效果。非均相臭氧催化的催化劑以固態(tài)形式存在，易于分離，流程簡(jiǎn)單，既避免了催化劑的流失，也降低了水的處理成本。

非均相催化臭氧工程中常用的催化劑主要有：金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物;負(fù)載在載體上的金屬氧化物；負(fù)載在載體上的金屬；活性炭或以活性炭為載體的催化劑；多孔材料等。

其中過(guò)度金屬系列氧化物由于價(jià)格相對(duì)便宜，原料易得，催化活性高而應(yīng)用廣泛。如鈦氧化物、鐵氧化物、錳氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物、銅氧化物、鎳氧化物等。

在非均相催化臭氧氧化體系中，一般有三種可能的反應(yīng)機(jī)理：

1、臭氧化學(xué)吸附在催化劑表面，生成活性物質(zhì)后與溶液中的有機(jī)物反應(yīng)。這種活性物質(zhì)可能是·OH，也有可能是其他形態(tài)的氧。

2、有機(jī)物分子通過(guò)化學(xué)鍵的作用吸附在催化劑表面，進(jìn)一步與氣相或液相中的臭氧反應(yīng)。首先有機(jī)物會(huì)迅速被吸附在催化劑載體上，載體表面的氧化物與其形成一些螯合物，隨后這些螯合物被臭氧和·OH氧化。

3、臭氧和有機(jī)物分子同時(shí)被吸附在催化劑表面（絡(luò)合物作用），隨后二者發(fā)生反應(yīng)。從還原態(tài)催化劑開(kāi)始，臭氧會(huì)氧化金屬，臭氧在還原態(tài)金屬上的反應(yīng)會(huì)生成·OH，有機(jī)物會(huì)被吸附在被氧化過(guò)的催化劑上，然后通過(guò)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)被氧化，再次產(chǎn)生還原態(tài)的催化劑。有機(jī)物隨之會(huì)很容易從催化劑上解吸（脫附），隨后進(jìn)入本體溶液，或被·OH和臭氧氧化。