催化臭氧化在

水處理中的應(yīng)用制作：高丹指導(dǎo)：王云波目錄

引言

均相催化臭氧化非均相催化臭氧化結(jié)語(yǔ)引言臭氧的應(yīng)用應(yīng)用范圍：消毒、除藻、除臭、除味、脫色、去除有機(jī)物等

優(yōu)點(diǎn)：較高的氧化還原電位且沒(méi)有二次污染，氧化能力強(qiáng)不足：低劑量和短時(shí)間內(nèi)單獨(dú)使用臭氧不能完全氧化降解有機(jī)物，部分降解的有機(jī)物也會(huì)造成二次污染引言催化臭氧化的來(lái)源催化臭氧化將臭氧的強(qiáng)氧化性和催化劑的吸附、催化特性結(jié)合起來(lái)，能有效解決有機(jī)物降解不完全的問(wèn)題。催化劑有兩方面的作用：(1)提高臭氧的反應(yīng)活性和利用率；(2)提高有機(jī)物的降解率和礦化程度。均相催化臭氧化反應(yīng)機(jī)理研究成果影響因素

缺點(diǎn)均相催化臭氧化技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理主要主要遵循自由基反應(yīng)。溶液中加入的金屬離子引發(fā)臭氧分解產(chǎn)生超氧自由基O2-·,O2-·與臭氧分子繼續(xù)反應(yīng)，使自由基鏈反應(yīng)得意傳遞。除了臭氧分解和自由基的生成，均相催化臭氧化反應(yīng)機(jī)理有時(shí)還涉及絡(luò)合物的生成。>>均相催化臭氧化機(jī)理不同的催化劑催化降解的污染物效果不同

催化劑的用量對(duì)降解效果也有很大影響

水體的pH值對(duì)降解效率也影響顯著

>>影響因素

研究應(yīng)用Gracia等研究發(fā)現(xiàn)，同濃度時(shí)硫酸銀、硫酸錳、硫酸亞鐵臭氧化去除TOC錳(II)與銀(Ⅰ)的催化效果最好，可以達(dá)到60％以上。Hammad等進(jìn)行了對(duì)苯二甲酸二異辛酯(DE–HP)的催化臭氧化降解研究，發(fā)現(xiàn)眾多金屬離子中Cr(III)是最有活性的催化劑，它能使DE–HP在反應(yīng)120min后去除率達(dá)到75％。原因是Cr(III)能加速臭氧分解，產(chǎn)生大量的羥基自由基。研究應(yīng)用趙翔等發(fā)現(xiàn)少量Mn2+有利于飲用水中甲草胺的降解，促進(jìn)作用隨著Mn2+濃度的增加而增大，投加量為0.5mg／L時(shí)降解率最高，達(dá)到70％，再投加則抑制了臭氧對(duì)甲草胺的氧化反應(yīng)。竹湘鋒等研究了Fe(III)催化臭氧氧化草酸，結(jié)果表明，與單獨(dú)臭氧氧化相比，氧化速度提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)，催化劑Fe(III)的投加量對(duì)草酸的去除效果亦有很大影響，太高或太低都不利于草酸的降解；草酸的Fe(III)催化臭氧反應(yīng)遵循擬一級(jí)反應(yīng)。研究應(yīng)用趙雷等發(fā)現(xiàn)臭氧／蜂窩陶瓷對(duì)硝基苯的去除率隨著pH值的升高先增加后又降低，在pH=9.23時(shí)達(dá)到最大值，且去除率在pH=9.23比3.02時(shí)高59.38％。Andreozzi等研究了Mn2+催化臭氧化降解乙二酸過(guò)程中pH值的影響,發(fā)現(xiàn)降低體系pH值，降解速率加快。他們認(rèn)為低的pH值有利于乙二酸與羥基化催化劑MnOH2+產(chǎn)的絡(luò)合，從而提高乙二酸的氧化降解速率。均相催化劑在反應(yīng)過(guò)程中易流失，反應(yīng)結(jié)束后難以分離和回收利用

后續(xù)金屬離子難去除，對(duì)人體有害，對(duì)水質(zhì)有影響>>缺點(diǎn)

非均相催化臭氧化

NO.1反應(yīng)機(jī)理NO.2研究應(yīng)用

NO.1臭氧被化學(xué)吸附到催化劑表面并形成活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)可以和不能進(jìn)行化學(xué)吸附的有機(jī)物反應(yīng)：NO.3有機(jī)分子被化學(xué)吸附到催化劑表面，并進(jìn)一步和氣態(tài)或者溶液中的臭氧作用臭氧和有機(jī)分子均被化學(xué)吸附到催化劑表面，并進(jìn)一步和有化學(xué)吸收能力的基團(tuán)相互作用。>>非均相催化臭氧化機(jī)理NO.2金屬類(lèi)催化臭氧化活性炭催化臭氧化>>研究應(yīng)用

金屬類(lèi)催化臭氧化馬軍等分別采用臭氧、臭氧–蜂窩陶瓷板、臭氧–Mn–Fe–K／蜂窩陶瓷板等方法臭氧化降解苯甲酮。采用臭氧單獨(dú)氧化15min后，苯甲酮的去除率幾乎是零。而在相同時(shí)間內(nèi)，采用臭氧一蜂窩陶瓷板氧化法、臭氧–Mn／蜂窩陶瓷板氧化法，苯甲酮的去除率分別達(dá)到45％和75％。Kasprzyk等研究降解飲用水中天然有機(jī)質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于單獨(dú)臭氧體系，O3／Al2O3體系可使天然有機(jī)質(zhì)的礦化程度提高1倍，而且Al2O3表現(xiàn)出較長(zhǎng)的活性壽命?；钚蕴看呋粞趸钚蕴渴且环N吸附劑，同時(shí)在臭氧化過(guò)程中也同樣起到催化作用。利用活性炭特有的吸附和催化性能及活性組分的協(xié)同催化作用，降低有機(jī)物分解的活化能，從而在常溫常壓下高效氧化降解有機(jī)污染物。該項(xiàng)技術(shù)是綜合了催化、氧化、吸附和過(guò)濾多種處理方法來(lái)降解有機(jī)廢水，為難生物降解的廢水處理提供了新思路和新途徑?；钚蕴孔鳛榇呋瘎┡c金屬氧化物作為催化劑進(jìn)行催化臭氧化的不同之處在于對(duì)臭氧的分解機(jī)理不同，活性炭表面的路易斯堿起主要作用，而金屬氧化物表面的路易斯酸是催化過(guò)程的活性點(diǎn)。另外，對(duì)活性炭催化體系而言，活性炭表面的吸附性能起較大作用，所以臭氧化降解效率受介質(zhì)酸堿性影響較大。結(jié)語(yǔ)均相催化劑反應(yīng)條件溫和、效率較高、來(lái)源廣泛，但存在后續(xù)處理的問(wèn)題；非均相催化劑易于分離，沒(méi)有催化劑的二次污染，但催化劑使用效率相對(duì)較低。能夠結(jié)合均相和非均相催化