催化臭氧化在水处理中的应用

环境保 护 科学第 35 卷第 2 期2009 年 4 月 催化臭氧化在水处理中的应用 A pp l ica t ion of C a ta ly tic Oz ona t ion in W a te r T re a tme nt 范红 娟 黄 肖容 隋贤栋 ( 1．华南理工大学化工与能源学院 广州 510640) ；( 2．华南理工大学机械工程学院 广州 510640) 摘要催化 臭氧化是高级氧化技 术的一种 ，本文从均相 和非均相催化 两方面对催化臭氧化进行 了综述，阐述 了催化 臭 氧化的反应机理及 影响 因素 ，介绍 了近年来催化 臭氧化在水处理 中的应用 ，并对今后深入研究的方向进行 了展 望。 关键词催化臭氧化均相催化剂 非均相催化剂水处理 Abstra ct C atalyt ic o zo na tion is one o f the ad vanced o x idat io n pr ocesses． T his pa per r eview s ho mo g eneous and hetero - geneo us catalyt ic o zo nation ，desc ribes the catalytic reaction mechanism o f cataly tic ozo natio n and infl uencing {acto rs。intro— d uces its applica tions in water treatment in recent year s，and pr ospe cts the d ir ectio n o f the st ud y． K ey wo rd s Ca ta lytic O zonation Ho 『 O 9E Js C a ta lyst He te rog ene ous Ca ta lyst W a te r Tre a b'ne nt 由于臭氧在水 中有较高的氧化还原电位且没 有二次污染 ，在水处理领域应用越来越广泛 ，从最 开始用来消毒 ，发展到后来的除藻 、除臭、除味、脱 色、去除有机物等。随着人们使用臭氧经验的不断 积累 ，发现单独使用臭氧氧化进行水处理特别是处 理微污染源存在很大的问题 ，如在低剂量和短时间 内单独使用臭氧不能完全氧化降解有机物 ，部分 降解 的有 机物也 会 造成二 次 污染 。 催化臭氧化将臭氧 的强氧化性和催化剂 的吸 附 、催化特性结合起来 ，能有效解决有机物降解不 完全的问题 。催化剂作用主要有两种 ：一种是催化 剂作用于臭氧，臭氧被催化氧化转化成为氧化性更 强而无反应选择性 的羟基 自由基 ，然后高效去除污 染物 ；一种是催化剂与臭氧协同作用 ，共 同发挥氧 化还原作用去除污染物。不论是何种作用途径 ，催 化剂的选择都非常重要 ，研究开发合适 、高效的催 化剂将会大大提高催化臭氧化的效率 。根据所用 催化剂的不 同，可以将催化臭氧化技术分为均相催 化臭氧化和非均相催化臭氧化 。 1均 相 催 化 臭 氧化 常用 的均相催化剂为过渡金属离子催化剂，主 要 有 Fe。+ 、Mn。+ 、N i。+ 、Co。 、Cd + 、Cu。 、A g+ 、 Cr抖 、Zn。+ 等。利 用均相催化臭 氧化进行水处理 收 稿 日期 ：2OO8一O7— 25 作者 简介 ：范红娟 (1982一) ，女 ，河南新 乡人 ．硕士研究生。 一4 O一 时 ，水 中加入的过渡金属离子催化剂 ，会引发臭氧 分解产生超氧 自由基 O · ，进一步发生电子转移 生成 O · ，随后产生高氧化性的 H0 · ，这些 自由 基容易与水中的有机污染物反应 ，使水体中的有机 污染物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质 ，可 以 用 于 印染 废水 、农 药生 产废 水 、造 纸废 水 、含 表 面活 性 剂废 水和石 油化工 废水 的处理 ，表 l 列 出 了几种 代表性 的均相 催化 剂及其 应用 。 表 1 几种代表性的均相催化剂及其应用 不同的催化剂催化 降解 的污染物效 果不 同， Gracia 等ur- ]研究发现 ，同浓度时硫酸银 、硫酸锰 、硫 酸亚铁臭氧化去除 T ()C 锰 ( 11 ) 与银 ( '【) 的催化 效果最好 ，可以达到 6O 9／6以上。催化剂 的用 量对 降解效果也有很大影响，赵翔等l_2j发现少量 Mn 有 利 于 饮 用 水 中 甲 草 胺 的 降 解 ，促 进 作 用 随 着 Mn + 浓 度 的增 加而增 大 ，投加 量 为 0．5mg／I 时 降 解率最高 ...