臭氧氧化技术

•臭氧概述——物理性质
6. 臭氧分子是逆磁性的，易结合一个电子成为负 离子分子； 7. 臭氧在空气中的半衰期一般为20-50 min，随温 度与湿度的增高而加快； 8. 臭氧在水中半衰期约为35 min，随水质与水温 的不同而异； 9. 臭氧在冰中极为稳定，其半衰期为2000年。
•臭氧概述——特性
•● 各种常用消毒剂的效果按以下顺序排列：
•
O3 > ClO2 > HOCl > OCl- > NHCl2 > NH2Cl
臭氧消毒的优缺点
优点 消毒速度快、效果好 增加了水中的溶解氧 降低水中的BOD和COD 要求的臭氧浓度不高
缺点 造价高，费用比氯贵 不能长时间维持剩余臭氧 必须在使用现场产生 设备复杂，操作及维修麻烦
比液氯高
1 价廉 2 技术成熟 3 有保护性余氯 4 有持续杀菌的能力
1 价廉 2 可现场制造，技术成熟 3 有持续杀菌能力
1 除色臭味快 2 广谱杀菌消毒，消毒效率
是氯消毒的15倍 3 无二次污染
1 产生致癌物 2 其氧化性对人体有害 3 有刺激性气味并损害人
体皮肤
Baidu Nhomakorabea
气态的二氧化氯是剧毒的化 1 价格贵
•——饮用水处理 •——废水处理 •——臭氧制备技术 •——臭氧氧化性能的影响因素
饮用水水源污染物质的种类及
污染物种类：
其危害
1. 有机污染物 例：三卤甲烷
2. 重金属污染物质 例：锌，镍，铜，铬，镉，汞
3. 氨氮和藻类等物质
污染物的危害： 例：三卤甲烷（一般毒性、致癌、致畸、致突变）
臭氧在饮用水处理中的主要作 用
白和内部的脂多糖，使细菌发•生游通泳透池性消畸毒变而溶解
死亡。
•影●响臭氧杀菌受臭氧的浓度、水温、pH值、水的浊度等因素
•为●1－在3实mg际/L应，用接中触，时臭间氧不用小于于自5 来mi水n。消毒所需的投加量一般
•其素●杀菌选菌之择能类性力的比菌例氯种如系对对列臭一的氧般消就细毒具菌剂有、要一大强定肠几的菌十抗、倍药病到性毒数。等百特倍别。有但效青霉，
不生成毒性化合物 水质水量变化时，调节投加量 困难
•臭氧与其它消毒技术的比较
项目 需要处理时间 对细菌的有效性 对病毒的有效性
设备投资
液氯 10~30分钟
有 有一些
最低
二氧化氯 比液氯稍快
有 有一些
比液氯高，比其它方法低许多
臭氧 5~10分钟
有 有
液氯的5倍
运行费用 优点
缺点
最低
比液氯高，比其他方法稍低
铁锰、藻类及其代谢物和颗粒物引起
2. 除臭：臭味多是由人工污染和水体中微生物代谢所 引起
• 曝气法：效果差；
活性炭吸附法：能吸附有机物，粉体使用 麻烦，粒状需要再生；
氯处理：添加量多时有残留会造成危害， 降低pH值； 臭氧处理：无残留物危害，杀菌和改良嗅
•饮用水处理——无机物和有机物的氧化
1.无机物的氧化：从天然水中去除铁、锰
• 臭氧可氧化铁、锰等无机有色离子为难溶物。 • 臭氧的微絮凝效应有助于有机胶体和颗粒物的混凝
2.有机物的氧化：氧化水中有机物，改变某些有 机物的分子组成
•臭氧在水处理中的应用
－－废水处理
•臭氧在水处理中的应用
－－废水处理
• 臭氧脱色：臭氧及其产生的活性自由基·OH使染料 发色基团中的不饱和键（芳香基或共轭双键）断裂 生成小分子量的酸和醛，生成了低分子量的有机物 ，从而导致水体色度显著降低。
—— 臭氧具有极强的氧化性能，氧化电位达到 2.07 V，高于氯和高锰酸钾；
—— 理想的绿色氧化药剂：强氧化性，且在水 中可自行分解，没有二次污染；
—— 臭氧在水处理中的应用主要是除臭、脱色 、杀菌和去除有机物。
臭氧的氧化机理
臭氧之所以表现出强氧化性，一方面因为 其自身的高氧化性；另一方面是因为在水中 形成具有强氧化作用的·OH，它们的高度活 性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物 结构等等。
•臭氧氧化技术
（Technology of Ozone Oxidation)
★ 臭氧概述 ★ 臭氧在水处理中的应用 ★ 臭氧氧化新技术
•臭氧概述——背景
——臭氧层：人类赖以生存的保护伞； —— 1840年，德国化学家舒贝因（Schanbein），发现 臭氧； —— 最广泛的用途：消毒剂； ——臭氧冰箱、臭氧洗衣机、臭氧空调、臭氧电风扇 等等。
• 三个方面: •① 消毒、杀菌 •② 除色、臭 •③ 无机物和有机物的氧化
饮用水处理——臭氧消毒、杀菌
• 臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌 灭活死亡。
• 直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA 、RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死 亡。
• 透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋
—— 消毒 —— 可氧化2-MIB等致臭物质和有色物质，改善臭味，
降低色度；
—— 可氧化溶解性铁、锰高价沉淀物，使之易于去除； —— 可将氰化物、酚等有毒有害物质氧化为无害物质； —— 可氧化生物难分解的大分子有机物为中、小分子量
有机物，使之易于被生物降解等。
•目标：被污染过的地表水和地下水
臭氧在饮用水处理中的应用
合 物，对人体有害
2 无持续杀菌能力
3 安全要求高
适合类型
所有类型的污水处理或 给水处理
所有类型的污水处理或给水处理
1 适合所有场合水处理的 杀菌和消毒
2 空气消毒 3 器械表面消毒
•饮用水处理——除色、臭
1. 脱色：使水得到深度脱色•处理
天然水体的色度是因为水体中存在带色的腐殖质； 污染水体的色度主要由溶解性有机物、悬浮胶体、
•臭氧概述——物理性质
1. 在自然条件下，一般它是淡蓝色的气体，用氧气源 人工制取高浓度时，臭氧为白炽色； 2. 它有一种类似雷电后的腥臭味； 3. 在标准压力和常温下，它在水中的溶解度是氧气的 13倍； 4. 臭氧比空气重，是空气的1.658倍； 5. 正常情况下，臭氧极不稳定，容易分解成氧气；
•2O3 + H2O → ·OH + 2 O2 + •HO2
臭氧在水中可能引起的反应
•2O3 + H2O → ·OH + 2 O2 + •HO2
•臭氧氧化反应途径
• 直接反应：污染物 + O3→产物或中间产物 有选择性，速度慢；
• 间接反应：污染物 + ·OH → 产物或中间产物 无选择性， ·OH（E0 = 2.8V）电位高，反应能 力强，速度快，可引发链反应，使许多有机物 彻底降解。