臭氧催化填料反应机理

臭氧是氧的同素异形体，含有三个氧原子。臭氧在常温常压下为淡蓝色气体。在水中的溶解度为9.2mlO3/L，高于氧气（42.87mg/L）。当水中溶解浓度高于20mg/L时，呈紫蓝色。臭氧具有强氧化性，氧化还原电位为2.07V，仅低于元素物质中的F2（3.06V）。臭氧可直接将废水中残留的大分子，长链和难以生物降解的有机物质矿化成二氧化碳和水，部分分解成小分子和易生物降解的物质，破坏不可生物降解的有机物质结构，降低毒性，并提高B/C比，从而保证了后续的生化处理效果。

臭氧广泛用于工业废水处理。臭氧和有机物在水溶液中的作用主要有两种：一种是臭氧分子的直接氧化;另一种是臭氧分解后OH羟基自由基的强氧化作用。。

传统的臭氧氧化技术主要是基于直接氧化，传质效果差，选择性极高，臭氧利用率低，投资运行成本高。

臭氧催化氧化技术是在氧化体系中加入过渡金属离子，可明显催化臭氧的氧化。它可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中产生的OH浓度，从而提高臭氧氧化效果。

目前，催化臭氧工艺分为两种类型：均相臭氧氧化和异相臭氧氧化。均相臭氧氧化是指向水中加入一些可溶性过渡金属离子以达到催化臭氧氧化的效果。非均相臭氧催化催化剂以固体形式存在，易于分离，并且工艺简单，避免了催化剂的损失并降低了水处理的成本。

反应机制：

臭氧化学吸附在催化剂表面上以形成活性材料并与溶液中的有机物质反应。该活性物质可以是·OH或其可以是其他形式的氧。

有机分子通过化学键的作用吸附在催化剂的表面上，并进一步与气相或液相中的臭氧反应。首先，有机物质迅速吸附在催化剂载体上，载体表面的氧化物与其形成螯合物，然后这些螯合物被臭氧和OH氧化。

臭氧和有机分子同时吸附在催化剂表面上（复合作用），然后两者反应。从还原态催化剂开始，臭氧会氧化金属，臭氧在还原金属上的反应会产生•OH。有机物质将被吸附在氧化的催化剂上，然后通过电子转移反应被氧化以再生还原的催化剂。。然后有机物很容易从催化剂中解吸（解吸），然后进入本体溶液或被OH和臭氧氧化。

臭氧催化剂的特性

该催化剂通过大量试验和工程应用筛选催化剂载体和活性组分，采用大规模工业生产方式，确保合成催化剂具有较大的机械强度和较长的使用寿命。多孔材料为催化剂提供大的比表面积，使催化反应每单位时间更有效。

催化剂的活性组分主要由活性过渡金属/氧化物组成，其具有与载体材料相似的性质和高粘合强度。同时，高温烧结成型确保了活性组分的高利用率，并解决了均相催化体系。催化剂必须定期加入，催化剂损失率高的问题，以防止二次污染。

该催化剂用于臭氧催化氧化反应可显着提高臭氧和污染物的反应速度，有效降低处理成本。采用合适的臭氧氧化塔设备，臭氧用量可减少30％以上，臭氧利用率可达98％以上。以化学废水预处理和印染废水深度处理为例，与传统方法相比，可以将臭氧添加量减少30％，每吨水的运行成本可降低30％。