臭氧催化氧化法

臭氧是氧氣的同素異形體，含有 3 個氧原子。臭氧在常溫常壓下為淡藍色氣體，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 時呈紫藍色。臭氧有很強的氧化性，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、長鏈、難以生物降解的有機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渡金屬離子以達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;負載在載體上的金屬氧化物；負載在載體上的金屬；活性炭或以活性炭為載體的催化劑；多孔材料等。

其中過度金屬系列氧化物由于價格相對便宜，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、有機物分子通過化學(xué)鍵的作用吸附在催化劑表面，進一步與氣相或液相中的臭氧反應(yīng)。首先有機物會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、臭氧和有機物分子同時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)催化劑開始，臭氧會氧化金屬，臭氧在還原態(tài)金屬上的反應(yīng)會生成·OH，有機物會被吸附在被氧化過的催化劑上，然后通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)被氧化，再次產(chǎn)生還原態(tài)的催化劑。有機物隨之會很容易從催化劑上解吸（脫附），隨后進入本體溶液，或被·OH和臭氧氧化。