臭氧氧化技术

高级氧化技术——臭氧氧化技术（TechnologyofOzoneOxidation)臭氧概述臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺激性气味的浅蓝色气体。臭氧具有极强的氧化性能，在碱性溶液中拥有2.07V的氧化电位，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧的强氧化性，且在水中可短时间内自行分解，没有二次污染，是理想的绿色氧化药剂。因此，臭氧氧化方法已逐渐发展成为一种高级氧化技术，在水处理领域中臭氧技术已在许多方面得到了应用。臭氧应用于水处理过程中其作用主要是除臭、脱色、杀菌和去除有机物。臭氧概述目前在水处理方面广泛地研究和应用臭氧技术，并由原先的单独使用发展成与其它方法联合使用，同时臭氧处理单元自身也有了很大的发展，以下将介绍臭氧处理技术及其在水处理中的应用并着重介绍臭氧高级氧化技术的基本原理及应用。臭氧的反应机理：臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子，和在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基·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，其副产物无毒，基本无二次污染，有着许多别的氧化剂无法比拟的优点，不仅可以消毒杀菌，还可以氧化分解水中污染物。臭氧在水中可能引起的反应废水处理臭氧可用来去除COD、BOD，并破坏有害的化学物。已用于炼油废水中酚类化合物的去除、电镀含氰废水处理、含染料废水的脱色、洗涤剂的氧化、照片洗印漂洗、氰化铁废液的回收与再利用等。臭氧与有机物的反应途径直接反应：污染物+O3→产物或中间物有选择性，速度慢；间接反应：污染物+HO·→产物或中间物无选择性，HO·（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。去除染料和印染废水的色度和难降解有机物通过活泼的自由基OH·与污染物反应使染料的发色基团中的不饱和键断裂生成分子量小无色有机酸醛等，从而达到脱色和降解有机物的目的。臭氧对亲水性染料的脱色速度快，效果好；对疏水性染料的脱色速度慢，效果差，且需臭氧量大。处理含金属离子废水将存在于废水中的金属离子氧化为不溶于水的化合物。例如臭氧可将Fe2+氧化成Fe3＋后水解生成Fe（OH）3沉淀下来臭氧氧化性能的影响因素臭氧化混合气进气量搅拌速度溶液pH有机物浓度溶液温度催化剂臭氧技术在应用中存在的问题低浓度臭氧处理有机物时不能将其完全氧化为二氧化碳和水，而是生成一系列中间产物，如醛、梭酸等;臭氧溶解度低，限制了臭氧在水处理中的应用。臭氧生产中对进入发生器的空气质量要求高，且臭氧有腐蚀性，要求设备和管路使用耐腐蚀材料或作防腐处理;臭氧极不稳定重量浓度为I%以下的臭氧在常温(常压)的空气中的半衰期为16小时，水中臭氧浓度为3mg/L时，半衰期仅30分钟左右。·OH降解有机物机理Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－原理Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－应用O3/UV氧化法在20世纪70年代即开始进行废水处理的研究，以处理有毒且难生物降解物质。在处理工业废水中，可用于去除水中的铁氰酸盐、溴酸盐等无机物，氨基酸、醇类、农药、氯代有机物、含氮或硫或磷有机物等有机污染物Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－应用O3/UV处理TNT炸药废水的研究：实验用254nm的紫外光配合臭氧，研究在单纯臭氧、单纯紫外光照射以及O3/UV情况下的TNT去除率，后者去除效率最高，臭氧在紫外光的协同作用下，由于羟基自由基的形成，有效地破坏了有机物的分子结构并最终使之矿化。Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术应用03/UV法用于苯酚的降解，不同pH值下，酚的降解可达81%-92%。用03/UV法处理TNT废水,12小时后，TNT降解为73%Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术－－原理诱发反应：Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术－－原理基于上述诱发反应,下面的传播过程发生:Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术－－原理总的自由基OH.生成反应为:Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术－－特点与光化的O3/UV和H2O2/UV相比,它不会产生二次污染,可直接将污染物氧化为CO2和水。一旦．OH在溶液中生成,它会无选择性地与溶液中各种污染物反应,将其氧化为CO2和H2O或其它无害物,自由基反应速率很快,因此,处理费用很低,它是一种很有发展前途的高级氧化过程。Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术－－应用O3/H2O2高级氧化技术处理被汽油中的MTEB（甲基叔丁基醚）污染过的地表及地下水被证明是一种较有前途方法。在天然水的预臭氧化处理过程中，应用O3/H2O2技术，提高H2O2的比例，使得在H2O2条件下形成Br而减少HOBr-/BrO-的生成，从而减少溴酸盐的形成，减少对人的危害。O3/H2O2/UV－－原理在紫外光的照射下，能够迅速产生羟基自由基(·OH),·OH的产生机理如下:O3/H2O2/UV－－应用与UV/O3过程相比，由于H202的加入对·OH的产生有协同作用，对有机污染物的降解率更高，反应速率也更大。既可用于水处理的全程处理也可用于与其它工艺结合的预处理或净化步骤，在处理多种工业废水和受污染地下水等方面得到应用可以氧化多种农药，如PCP,DDT.，TNT,卤代(CHC13,PCE等)，硝基苯，苯磺酸等UV/03/H202体系可通过多种反应机理产生轻基自由基，对于成分复杂的废水、有颜色或浑浊废水，特别有效，适用的pH值范围广范。如S.Esplugas等用UV/03/H202复合的高级氧化技术处理水中的苯酚，在pH=3-5时，苯酚可降解89%-99.4%。臭氧/活性炭协同降解有机物处理技术在每升含有臭氧的水中悬浮几毫克的活性炭或炭黑，在水相中会引发链反应，并加速臭氧转化为羟基自由基，由此导致了类似于O3/H2O2或O3/UV的高级氧化过程