水处理论文

水的臭氧复相催化氧化处理技术

摘要水处理技术中的催化氧化技术主要有常温常压下的催化氧化和高温高压下的湿式催化氧化、光催化氧化等。通过催化途径产生氧化能力极强的羟基自由基。本文对水处理过程中的臭氧的一些基本性质及金属催化臭氧氧化技术、臭氧多相催化氧化对有机物综合污染指标的控制、光催化臭氧化技术等技术的研究现状作了简要介绍。

关键词：臭氧; 催化氧化; 水处理

Abstract：Water treatment technology of catalytic oxidation mainly has the catalytic oxidation under the conditons of high temperature and the wet catalytic oxidation and catalytic oxidation etc. Light through the catalytic oxidation of strong ability to produce way hydroxyl radicals . In this paper , the water in the process of some basic properties and ozone metal O3 catalytic oxidation technology ,ozone heterogeneous catalytic oxidation on organic pollution index of comprehensive control ,and light O3 catalytic technology , the technology of the present situation of the research are briefly introduced.

Keywords:ozone; catalyzed oxidation; water treatment

1臭氧的主要物理化学特征

臭氧的分子式是O3，是氧的一种同素异形体。臭氧与氧有显著不同的特征，氧气是无色、无臭、无味、无毒的，而臭氧却是蓝色，且具有特殊的“新鲜”气味。在低浓度下嗅了使人感到清爽，当浓度稍高时，具有特殊的臭味，而且是有毒的。

1.1臭氧在水中的溶解度

臭氧的相对密度为氧的1.5倍，在水中的溶解度比氧气大10倍，比空气大25倍。臭氧和其他气体一样，在水中的溶解度符合亨利定律：

C=K H p

从上式知，由于实际生产中采用的多是臭氧化空气（含有臭氧的空气），其臭氧的分压很小，故臭氧在水中的溶解度也很小。

1.2臭氧的分压

臭氧在空气中会慢慢的连续自行分解成氧气，其反应式是：

O33

2

O2+144.45kJ

由于分解时放出大量热量，故当其浓度在25%以上时，很容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧的浓度不超过10%，因此不会发生爆炸。为了提高臭氧利用率，水处理过程中要求臭氧分解地慢一些，而为了减轻臭氧对环境的污染，则要求水处理后尾气中的臭氧分解的快一些。

1.3臭氧的氧化能力

臭氧是强氧化剂，通常在氧不能起反应的条件下，它可以和许多物质进行作用。在酸性溶液中，臭氧的氧化能力仅次于氟、原子氧等。例如，臭氧可以把潮湿的硫氧化成硫酸，将Ag+盐氧化成Ag2+的盐。臭氧在氧化时一般是放出一个活泼氧原子，同时被还原成氧分子。如果反应继续进行，氧分子参与氧化作用。

因臭氧的氧化电位很高，故水中的无机、有机物质易被氧化。在pH≤7的水溶液中，用臭氧氧化最简单醇、醛、甲酸和甲醛，发现氧化速度随着溶液酸性增加而减缓，并且与温度有关系。而在碱性介质中，化合物被完全氧化成二氧化碳和水。氧化反应随pH值降低而降低。

2.金属催化臭氧技术

金属催化臭氧氧化是以固体状的金属（金属盐及其氧化物）为催化剂，加强臭氧氧化反应，到目前为止，金属催化剂臭氧氧化的研究还不够。俄罗斯的

Sokratova,N.B.等在处理焦化厂的废水（废水中含有氰化物、硫氰酸盐、酚、氨）时，使用了三种处理方法：O3/UV\O3/电解、O3/催化剂，试验结果表明，最有效的是O3/催化剂工艺，其中最活泼的催化剂是铜化合物以及铜、锰、锌、钙的混合物。Abdo等研究了两种直接染料的催化臭氧化，发现催化剂提高了处理效率。Heining,C.F.将Ag沉积于具有很大比表面积的惰性载体上，来加强氧气（空气）或臭氧的生物杀菌、氧化作用，并认为：在此过程中，氧被吸附到催化剂表面，然后迅速氧化有机质，影响催化效率的因素是银晶体在载体上的分布及其大小。Allemane,H.等选择灰黄霉酸、蛋白质、二糖酸三种物质，比较O3/H2O2、O3/TiO2、O3三种工艺的处理效果，但结果是令人失望的。俄罗斯的Tarkovska,I.A等以活性炭（AC）、改性的活性碳（在活性炭上负载催化剂，ACCA）为催化剂，发展了催化臭氧化技术：O3/AC、O3/ACCA，发现在处理有机污染物（酚、染料、农药）和无机污染物（H2S、NH3）时，O3/AC、O3/ACCA具有相当好的效果，特别是O3/ACCA尤其突出，并认为ACCA不仅可以加强O3、O2的氧化效率，还可以加强O2、H2O2的处理效果。在天然水处理中臭氧及其与其他氧化剂联用的效果见下表：

金属催化臭氧氧化是近几年才发展起来的新型技术，从臭氧技术的发展来看，从一开始的碱催化剂到光催化、金属催化臭氧氧化，目的就是促进O3分解，以产生自由基等活性中间体来强化臭氧化。但几乎所有的催化技术需要解决的第一个问题就是高效催化剂的研制。金属催化臭氧氧化也不例外。具体讲，目前要做三方面的工作：一是选择合适的催化剂制备技术；二是筛选出高效而实用的活性组分；三是在前两步的基础上开发出合乎实际使用需要的催化剂。

3.臭氧多相催化氧化对有机物综合污染指标的控制

有机物综合污染指标主要有COD Mn、UV254、TOC等,根据所研究的水质情况，分别考察了臭氧投量与接触反应时间对其去除的影响。

3.1臭氧投量的影响