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臭氧催化劑處理效果及特點
日期：2025-03-15 07:03
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摘要：
臭氧是氧的同素異體，含有3個氧原子。臭氧在常溫常壓下為淡藍色氣體，水中溶解度為9.2mlO3/L，高于氧(42.87mg/L)，水中溶解濃度高于20mg/L時為紫藍色。臭氧具有較強的氧化性，氧化還原電位為2.07V，單質(zhì)中僅低于F2(3.06V)。臭氧可將廢水中殘留的大分子、長鏈條、生物分解困難的有機物部分直接礦化為二氧化碳和水，部分分分解為小分子易生物分解物質(zhì)，破壞不可生物分解的有機物結(jié)構(gòu)，降低毒性，提高B/C比，保證后續(xù)生物化學法的處理效果。
臭氧在工業(yè)廢水處理中應用非常普遍，水溶液中臭氧和有機物的作用主要有臭氧分子的直接氧化作用和臭氧分解后產(chǎn)生OH羥基強氧化作用。
傳統(tǒng)臭氧氧化技術(shù)以直接氧化為主，傳質(zhì)效果差，選擇性極高，臭氧利用率低，投資和運行成本高。
臭氧催化氧化技術(shù)是在氧化系統(tǒng)內(nèi)加入過渡金屬離子，對臭氧氧化產(chǎn)生明顯的催化效果，可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中產(chǎn)生的OH濃度，提高臭氧氧化效果。
目前，催化臭氧技術(shù)分為兩種類型:均相臭氧化和非均相臭氧化。均相臭氧化是指在水中加入溶解性的過渡金屬離子，達到催化臭氧化的效果。非均相臭氧催化劑以固態(tài)形式存在，易于分離，流程簡單，避免了催化劑的流失，降低了水的處理成本。
非均相催化臭氧工程中常用的催化劑主要包括:金屬氧化物和復合金屬氧化物；載體上的金屬氧化物；載體上的金屬；活性炭或以活性炭為載體的催化劑；多孔材料等。
其中過度的金屬系列氧化物，價格相對便宜，原料易得，催化活性高，應用廣泛。例如鈦氧化、鐵氧化、錳氧化、鋁氧化、鋅氧化、銅氧化、鎳氧化等。
在非均相催化臭氧氧化系統(tǒng)中，一般有三種可能的反應機理
臭氧化學吸附在催化劑表面，生成活性物質(zhì)后與溶液中的有機物反應。這種活性物質(zhì)可能是.OH，也可能是其他形態(tài)的氧氣。
有機物分子通過化學鍵的作用吸附在催化劑表面，進一步與氣相或液相中的臭氧反應。首先，有機物迅速被催化劑載體吸附，載體表面的氧化物與其形成一些小廚房，然后這些小廚房被臭氧和OH氧化。
臭氧和有機物分子同時被吸附在催化劑表面(絡(luò)合物的作用)，之后兩者發(fā)生了反應。從還原狀催化劑開始，臭氧會氧化金屬，臭氧在還原狀金屬上的反應會生成?OH，有機物被氧化的催化劑吸附，然后通過電子轉(zhuǎn)移反應氧化，再次生成還原狀的催化劑。有機物容易從催化劑中吸出(脫附)，然后進入本體溶液，或者被OH和臭氧氧化。
臭氧催化劑的特點。
本催化劑通過大量試驗和工程應用篩選催化劑載體和活性成分，通過大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)方式確保合成催化劑機械強度大、壽命長。多孔材料為催化劑提供了巨大的比表面積，催化反應在單位時間內(nèi)具有更高的效率。
本催化劑的活性成分以活性過渡金屬/氧化物為主，接近載體材料的性質(zhì)，附著強度高的同時，通過高溫燒結(jié)成型，保證了活性成分的高利用率，并且必須定期添加均相催化系統(tǒng)的催化劑，防止催化劑流失率的問題，防止二次污染。
采用本催化劑進行臭氧催化氧化反應，可顯著提高臭氧和污染物的反應速度，有效降低處理成本。根據(jù)本公司臭氧氧化塔設(shè)備，臭氧投入量可減少30%以上，臭氧利用率可達98%以上。以化工廢水的預處理、印染廢水的深度處理為例，通常的方法投入臭氧量減少30%，噸位水的運行費用也減少30%。