臭氧氧化技术处理废水研究现状

·1 8 O · 山东化工 SHAND0NG CHEMICAL INDUSTRY 2015 年第 44 卷 臭 氧 氧 化 技 术 处 理 废 水研 究 现 状 夏 大磊 ，王松 ，孙聪 ，吴炜 ，王 云龙 (1．东北石油大学 地球科学学院 ，黑龙江 大庆163318； 2．东北石油大学 石油工程学院 ，黑龙江 大庆163318) 摘要：臭 氧氧化技术N =j=- 种 高级氧化方法 。本文综述了近几年来臭氧氧化技 术处理废水 的研 究现状。包括臭氧 的特性 、氧化 机 理及均相催化和非均相催化臭 氧技术研究进展 。详细介绍了常见的均相催化剂和非均相法所 用的催化剂 和催 化原理等。并展望 了臭氧氧化技术处理废水存在的问题 和未来发展方 向。 关键词 ：催化臭氧 ；废水 ；高级氧化 中图分类号：TB499；X703 文献标识码 ：A 文章编号 ：1008 - 021X( 2015) 10 - 0180 —02 随着全球人 口膨胀和工业的迅猛 发展 ，越 来越多的天然 水体受到了污染 。研究人员开发 了超 临界水氧化 法 ，光化 学 氧化法 ，臭氧氧化法和电化学 氧化 技术等高 级氧化方法来 以 彻底去除水体中的各类有机物。其中臭氧具有氧化能力强、 杀菌效果 良好 ，不会带 来水 体二 次污染 等优 点 ，得 到 了研 究 人员广泛关注⋯ 。 1840 年德国 c．F．舍拜 恩在 电解 稀硫 酸时 ，发现 有一种 特殊臭味 的气体释出 ，因此将它命名为臭氧 。1906 年法 国的 尼斯城建立 了世界上第一座臭氧处理净水厂 J ，并且该厂一 直运行 了 64 年 。 目前臭 氧被广泛 应用 于生 活污 水 ，工业废 水的处理 中。20 世纪 7O年 代末 ，国 内有 不少 企业应 用臭氧 氧化工艺在处理化工 、石 油等 工业废水 方面进行 了研究 。臭 氧虽然具有 高效 且不 会产 生 二次 污染 的 优点 ，但 其 用量 较 大，成本偏高，对一些分子量较大、结构稳定的有机物降解只 能使大分子物质 降解成小分子物质 ，不能将 有毒物质彻 底矿 化 。因而研究人员 提 出了催化 臭氧 的方法 以提 高臭氧 的利 用率和效率 ，降低成本 。这些方法 主要包括 均相催化法 和非 均相催化法 。 1臭氧物化特性 臭氧 的分子式为 O，，室温下 是一种 浅蓝 色的气体 ，具有 刺激性气味。0 原子以sp2杂化轨道形成离域 订键，分子形 状 为 V 形。臭氧是一 个偶 极分 子 ，既可 以作 为一 个亲 核试 剂 ，又可 以作为一个 亲电试剂参 与反应 J。臭 氧的氧化还原 电位 比水处理常用 的氯气 高 0．7V ，其 氧化 能力 是 比氯气 高 很多。臭氧在水中的溶解度比氧气高 13 倍左右。用于臭氧 处理的水通常杂质含量较高 ，成分复杂 ，还有较 多有机物 ，所 以臭氧在水 中会迅速分解成氧 。 2臭氧氧化机理 臭氧氧化过程 主要 包括 两 个方 面 ：一 是 直接 的 臭氧 反 应 ，二是间接催化反应 。 直接 的臭氧氧化反 应 ，主要有 两种 方式 ：一种 是偶 极加 成反应 -4J。由于臭氧具有偶极结构 ，因而臭氧分子 与含不饱 和键的有机物可以进行加成反应 ；另一种是亲电取代反应。 但是带有吸 电子基团的芳香族类化合物 ( 如含有 一COOH、一 NO，、一cl 等基 团)难 于与臭氧发生反应 ，所 以这类 反应有选 择性 。一般来 说 ，臭 氧直 接氧 化 有机 物宜 在酸 性条 件 下进 行 ，反应较 慢 ，但选择性 高 ，氧化 产物一般 为有机酸类 ，进一 步氧化比较 难 ，而且不 同有机物 的反应 速度相差可达几个数 量级。 臭氧虽然具有较强 的氧 化性 ，但 由于其 较高 的选择性 ， 使得臭氧处理成分复杂 、难 降解 的污水去 的效 率较低。多年 来人们 对臭氧水处理技术作 了很大 的改进 ，常 采用均相催化 和非均相催化臭氧以提高其降解有机物效率。 间接 的催化反应主要是臭氧 能够 直接或通过触 发反应、 增殖反应 和终结反应产生 的 自由基 氧化许多种 化合 物 ，各反 应都产生不 同的...