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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(lán)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(lán)色。臭氧具有較強(qiáng)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(jī)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(jī)物結(jié)構(gòu)，降低毒性，提高B/C比，保證后續(xù)生物化學(xué)法的處理效果。
臭氧在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用非常普遍，水溶液中臭氧和有機(jī)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(qiáng)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(dá)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(fù)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(yīng)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(yīng)機(jī)理
臭氧化學(xué)吸附在催化劑表面，生成活性物質(zhì)后與溶液中的有機(jī)物反應(yīng)。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(jī)物分子通過化學(xué)鍵的作用吸附在催化劑表面，進(jìn)一步與氣相或液相中的臭氧反應(yīng)。首先，有機(jī)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(jī)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(yīng)。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(yīng)會生成?OH，有機(jī)物被氧化的催化劑吸附，然后通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)氧化，再次生成還原狀的催化劑。有機(jī)物容易從催化劑中吸出(脫附)，然后進(jìn)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(yīng)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(jī)械強(qiáng)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(yīng)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(qiáng)度高的同時，通過高溫?zé)Y(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(jìn)行臭氧催化氧化反應(yīng)，可顯著提高臭氧和污染物的反應(yīng)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(dá)98%以上。以化工廢水的預(yù)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%。