略談催化臭氧化在水處理中應(yīng)用

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1、略談催化臭氧化在水處理中應(yīng)用　　摘要：改革開放以來，經(jīng)濟的不斷進(jìn)步，導(dǎo)致各項技術(shù)也在不斷的向前推進(jìn)，水處理技術(shù)的革新和發(fā)展在水資源日益短缺的今天也越發(fā)凸顯重要。在水處理工藝的研究與實踐中,催化臭氧化技術(shù)作為一種新型高級氧化技術(shù),受到了高度關(guān)注。本文從均相和非均相催化兩方面對催化臭氧化進(jìn)行了綜述。闡述了催化臭氧化的反應(yīng)機理及影響因素；介紹了近年來催化臭氧化在水處理中的應(yīng)用；并對今后深入研究的方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞催化臭氧化均相催化劑非均相催化劑水處理中圖分類號：V444.3+7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A在當(dāng)今社會工業(yè)的不斷進(jìn)步中，環(huán)境問題已經(jīng)逐漸成為一個新的焦點，污染的不斷

2、擴大和加劇，導(dǎo)致了人類生活環(huán)境日趨惡化。在各類污染中，高濃度、大毒性、多種類的有機污染物對水體的破壞使我國寶貴的水資源受到了嚴(yán)重威脅。例如，在低劑量和短時間內(nèi)單獨使用臭氧不能完全氧化降解的有機物；另外，即使部分降解了有機物卻同時造成嚴(yán)重的二次污染。由于一些污染物很難被常規(guī)的工藝所降解,所以利用高級氧化技術(shù)產(chǎn)生化學(xué)活性極強的羥基自由基(·OH)將污染物迅速降解的理論和技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。71催化臭氧化分析在催化臭氧化過程中催化劑的作用是相當(dāng)重要的。催化臭氧就是利用臭氧和一定的催化劑的催化作用結(jié)合在一起，更好的解決有機物降解難的問題。主要的催化劑大致分為兩種：一是

3、催化劑作用于臭氧；另一種就是二者共同作用相互催化。在第一種中臭氧被催化氧化轉(zhuǎn)化成為氧化性更強而無反應(yīng)選擇性的羥基自由基,第二種是共同發(fā)揮氧化還原作用去除污染物。臭氧是一種強氧化劑,對難降解有機物的礦化作用十分有效。臭氧氧化作為將難降解的污染物轉(zhuǎn)化為可以被常規(guī)方法去除的物質(zhì)的深度處理過程,成為一種日益發(fā)揮重要作用的高級氧化技術(shù)。但臭氧與有機物反應(yīng)有一定選擇性,而且在大多數(shù)情況下并不能使有機物完全氧化。在有催化劑存在時,臭氧化對有機物的去除作用更明顯。催化臭氧化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨氧化或者降解的有機物氧化的方法。根據(jù)所用

4、催化劑的不同,可以將催化臭氧化技術(shù)分為均相催化臭氧化和非均相催化臭氧化。2均相催化臭氧化7在均相催化臭氧化過程中，催化劑一般都是過渡的金屬離子，我們簡單介紹幾個過渡的金屬離子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+、Zn2+等。在這種均相催化臭氧化中，在水中加入的過渡金屬離子催化劑,會引發(fā)臭氧分解產(chǎn)生超氧自由基O2-·,進(jìn)一步發(fā)生電子轉(zhuǎn)移生成O3-·,隨后產(chǎn)生高氧化性的HO·。這些自由基容易與水中的有機污染物反應(yīng),使水體中的有機污染物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。可以用于印染廢水、農(nóng)藥生產(chǎn)廢水、造紙廢水、含表面活性劑廢水

5、和石油化工廢水的處理。表1列出了幾種代表性的均相催化劑及其應(yīng)用。表1幾種代表性的均相催化劑及其應(yīng)用序號催化劑目標(biāo)污染物去除率/％1Mn2+TNT502Ag+TOC613Fe2+1,3,6-萘三磺酸可增加794Cr3+鄰苯二甲酸2-乙基己基酯83在該方法中，催化降解時不同的催化劑它的降解效果也不一樣，在不同專家的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同濃度的不同催化劑中硫酸銀、硫酸錳、硫酸亞鐵臭氧化去除TOC錳(ò)與銀(Ñ)的催化效果最好,有的甚至可以達(dá)到60%以上。催化劑的用量對降解效果也有很大影響,濃度越高催化效果越好。7針對均相催化臭氧氧化在水處理中應(yīng)用存在的催化

6、劑不能反復(fù)使用、水中容易殘留金屬離子等缺點,研究開發(fā)可反復(fù)使用、易于與水分離的催化劑,已成為催化臭氧氧化水處理研究的另一重要方向。將均相催化劑固定化、用非均相催化劑代替均相催化劑可達(dá)到催化劑反復(fù)使用、易于與水分離的目的。3非均相催化臭氧化在以往的研究中，非均相催化劑催化臭氧化大致分為三類作用，分別是吸附有機物、活化臭氧分子、吸附活化共同作用。在第一類中，對那些吸附容量比較大的催化劑,當(dāng)水與催化劑接觸時,水中的有機物首先被吸附在這些催化劑表面,形成有親和性的表面螯合物,使臭氧氧化更高效。第二類催化劑催化活性較高，能催化活化臭氧分子。第三類催化劑既能高效吸附水中有

7、機污染物,同時又能催化活化臭氧分子,這類催化劑可以取得更好的催化臭氧氧化效果。催化劑主要有金屬、金屬氧化物、金屬負(fù)載催化劑、金屬氧化物負(fù)載催化劑四種。金屬及負(fù)載型金屬催化劑可處理的污染物有甲酸、水楊酸等有機酸以及酚類、苯衍生物等。金屬氧化物及負(fù)載型金屬氧化物催化劑可處理的污染物主要有有機酸、酚類、苯及苯系物、環(huán)氧烷烴、苯衍生物及偶氮等染料的脫色等,幾種代表性的非均相催化劑及其處理效果見表2。表2幾種代表性的非均相催化劑及其應(yīng)用序號催化劑目標(biāo)污染物去除率/％1ZnOOH對氯硝基苯982MnO2反應(yīng)紅9573MnO2酸性橙934Ru/CeO2-TiO2TOC接近1

8、00過渡金屬容易接受電子對，在進(jìn)行水處