臭氧氧化性能的影響因素－－催化劑

堿催化臭氧氧化   如O3/H2O2，它們是通過OH-來催化產(chǎn)生·OH而對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解

光催化臭氧氧化    如O3/UV、O3/H2O2/UV

多相催化臭氧氧化   如O3/固體催化劑（如活性炭、金屬及其氧化物）

臭氧氧化性能的影響因素－－氣態(tài)O3的投加方式

O3的投加方式通常在混合反應(yīng)器中進(jìn)行，混合反應(yīng)器的作用有二：（1）促進(jìn)氣、水?dāng)U散混合；（2）使氣、水充分接觸，迅速反應(yīng)。

設(shè)計(jì)混合反應(yīng)器時(shí)要考慮臭氧分子在水中的擴(kuò)散速度與污染物的反應(yīng)速度。

臭氧技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題

低濃度臭氧處理有機(jī)物時(shí)不能將其完全氧化為二氧化碳和水，而是生成一系列中間產(chǎn)物，如醛、梭酸等;
臭氧溶解度低，限制了臭氧在水處理中的應(yīng)用。
臭氧生產(chǎn)中對(duì)進(jìn)入發(fā)生器的空氣質(zhì)量要求高，且臭氧有腐蝕性，要求設(shè)備和管路使用耐腐蝕材料或作防腐處理;
臭氧極不穩(wěn)定 重量濃度為I%以下的臭氧在常溫(常壓)的空氣中的半衰期為16小時(shí)，水中臭氧濃度為3 mg/L時(shí)，半衰期僅30分鐘左右。

臭氧氧化新技術(shù)

臭氧與其他常規(guī)水處理單元結(jié)合

臭氧處理單元自身的改進(jìn)

臭氧氧化新技術(shù)－－臭氧與其他常規(guī)水處理單元結(jié)合

特點(diǎn)   是利用預(yù)臭氧化帶來的一些有利條件，結(jié)合常規(guī)的水處理工藝，從而達(dá)到事半功倍的目的
組合形式   O3－活性污泥、O3－活性炭吸附、O3－絮凝－膜處理、O3－絮凝－O3、O3－氣?。ù得摚?、O3－生物活性炭、O3－膜處理

臭氧處理單元自身的改進(jìn)

特點(diǎn)      促使臭氧分解產(chǎn)生比臭氧活性更高，且?guī)缀鯚o選擇性的各類自由基（主要是羥基自由基）

高級(jí)氧化技術(shù)（AOP）   產(chǎn)生高活性的羥基自由基（·OH）

Ｏ3/ＵＶ高級(jí)氧化技術(shù)－－應(yīng)用

O3/UV氧化法在20世紀(jì)70年代即開始進(jìn)行廢水處理的研究，以處理有毒且難生物降解物質(zhì)。在處理工業(yè)廢水中，可用于去除水中的鐵氰酸鹽、溴酸鹽等無機(jī)物，氨基酸、醇類、農(nóng)藥、氯代有機(jī)物、含氮或硫或磷有機(jī)物等有機(jī)污染物

O3/UV處理TNT炸藥廢水的研究：實(shí)驗(yàn)用254nm的紫外光配合臭氧，研究在單純臭氧、單純紫外光照射以及O3/UV情況下的TNT去除率，后者去除效率最高，臭氧在紫外光的協(xié)同作用下，由于羥基自由基的形成，有效地破壞了有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)并最終使之礦化。

Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高級(jí)氧化技術(shù)－－特點(diǎn)

與光化的O3/UV和H2O2/UV相比,它不會(huì)產(chǎn)生二次污染,可直接將污染物氧化為CO2和水。

一旦．OH在溶液中生成,它會(huì)無選擇性地與溶液中各種污染物反應(yīng),將其氧化為CO2和H2O或其它無害物,自由基反應(yīng)速率很快,因此,處理費(fèi)用很低,它是一種很有發(fā)展前途的高級(jí)氧化過程。

O3/H2O2高級(jí)氧化技術(shù)處理被汽油中的MTEB（甲基叔丁基醚）污染過的地表及地下水被證明是一種較有前途方法。

在天然水的預(yù)臭氧化處理過程中，應(yīng)用O3/H2O2技術(shù)，提高H2O2的比例，使得在H2O2條件下形成Br而減少HOBr-/BrO-的生成，從而減少溴酸鹽的形成，減少對(duì)人的危害。

與UV/O3過程相比，由于H202的加入對(duì)·OH的產(chǎn)生有協(xié)同作用，對(duì)有機(jī)污染物的降解率更高，反應(yīng)速率也更大。
既可用于水處理的全程處理也可用于與其它工藝結(jié)合的預(yù)處理或凈化步驟，在處理多種工業(yè)廢水和受污染地下水等方面得到應(yīng)用
可以氧化多種農(nóng)藥，如PCP, DDT.，TNT,鹵代(CHC13,PCE等)，硝基苯，苯磺酸等
UV/03/H202體系可通過多種反應(yīng)機(jī)理產(chǎn)生輕基自由基，對(duì)于成分復(fù)雜的廢水、有顏色或渾濁廢水，特別有效，適用的pH值范圍廣范。
如S. Esplugas等用UV/03/H202復(fù)合的高級(jí)氧化技術(shù)處理水中的苯酚，在pH=3-5時(shí)，苯酚可降解89%-99.4%。

臭氧/活性炭協(xié)同降解有機(jī)物處理技術(shù)
在每升含有臭氧的水中懸浮幾毫克的活性炭或炭黑，在水相中會(huì)引發(fā)鏈反應(yīng)，并加速臭氧轉(zhuǎn)化為羥基自由基，由此導(dǎo)致了類似于O3/H2O2或O3/UV的高級(jí)氧化過程

臭氧/活性炭特點(diǎn)

與單獨(dú)的臭氧作用相比，臭氧/活性炭技術(shù)對(duì)有機(jī)物的降解速率更快；但活性炭對(duì)有機(jī)物臭氧化影響作用與有機(jī)物種類有關(guān)，對(duì)與臭氧反應(yīng)速率越小的有機(jī)物其作用越顯著，例如臭氧/活性炭對(duì)乙酸鈉的降解速率是單獨(dú)臭氧化降解速率的5倍，而對(duì)苯甲酸、對(duì)氯苯甲酸的臭氧化速率與單獨(dú)臭氧化比較提高不到1倍。

超聲強(qiáng)化臭氧氧化技術(shù)

超聲波通過超聲空化作用強(qiáng)化臭氧氧化能力,提高臭氧利用率。超聲空化作用原理是當(dāng)有一定功率的超聲波輻射水溶液時(shí),水中的微小泡核在超聲負(fù)壓和正壓的作用下急速膨脹和壓縮、破裂和崩潰。由于該過程發(fā)生在納米級(jí)到微米級(jí)的范圍內(nèi),氣泡內(nèi)的氣體受壓后急劇升溫,可達(dá)到5000Ｋ。高溫將氣泡內(nèi)的氣液界面的介質(zhì)裂解產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基。

用超聲和臭氧聯(lián)用來研究天然有機(jī)污染物腐殖酸的氧化動(dòng)力學(xué)。當(dāng)臭氧流量為lmg/min，超聲頻率為20kHz、聲源輸出功率50W的條件下，腐殖酸的濃度為10mg/L時(shí)，60min后TOC的去除率為91%，溶液中87%的碳轉(zhuǎn)換成CO2。
當(dāng)單獨(dú)使用臭氧時(shí)，TOC的去除率僅為40%，有機(jī)碳礦化率為28%
文獻(xiàn)報(bào)道了超聲強(qiáng)化臭氧氧化技術(shù)對(duì)偶氮染料—偶氮胂1的脫色效能進(jìn)行了研究：
單獨(dú)超聲處理并不能降解偶氮胂1，但超聲對(duì)臭氧氧化偶氮胂1有明顯的強(qiáng)化作用?？刂瞥粞鯕怏w濃度為7.07mg/l，外加80W的超聲，是超聲協(xié)同臭氧強(qiáng)化處理偶氮胂1 的最佳組合，既可以滿足在11min內(nèi)脫色率達(dá)到90%，又可以節(jié)省48%的臭氧投加量。

金屬催化臭氧化技術(shù) 

利用溶液中金屬(離子)的均相催化臭氧化；
    主要用于廢水處理過程

利用固態(tài)金屬、金屬氧化物或負(fù)載在載體上金屬或金屬氧化物的非均相催化臭氧化；
   大多用于飲用水中有機(jī)物的氧化以去除水中難降解的有機(jī)物

均相催化臭氧化

特點(diǎn)    反應(yīng)溫度溫和，催化劑來源廣泛，無需對(duì)催化劑進(jìn)行改性制備，可降低水處理成本
均相催化劑     可溶性的過渡金屬的鹽類 ，可形成不穩(wěn)定的配合物，這些配合物作為中間產(chǎn)物可引起配位催化作用

Davinson等研究發(fā)現(xiàn)，在臭氧水處理體系中，加入一定量的Fe2＋、Mn2＋、Co2＋、Ni2＋或Co2＋的硫酸鹽后，廢水的TOC去除率得到明顯的提高Andreozzi等在酸性條件下降解乙二酸時(shí)發(fā)現(xiàn)，加入一定量的Mn2+，有利于提高乙二酸的去除率，并且提出了Mn2+催化臭氧化降解乙二酸的機(jī)理：

非均相催化臭氧化

均相催化劑易流失而造成經(jīng)濟(jì)損失以及對(duì)環(huán)境的二次污染，從出水中回收催化劑所進(jìn)行的后續(xù)處理流程較為復(fù)雜，廢水處理的成本增大
非均相催化劑以固態(tài)存在，催化劑與廢水的分離比較簡(jiǎn)單，可使處理流程大大簡(jiǎn)化。而且非均相催化劑具有活性高、易分離、穩(wěn)定性好
對(duì)于非均相催化劑，大多數(shù)以Al2O3為載體，在其上負(fù)載金屬或金屬氧化物。
常用的固相催化劑有含錳催化劑；
含過渡金屬氧化物如鐵氧化物、鈷氧化物、鎳氧化物；
含鈦即TiO2與SiO2，Ag2O等結(jié)合共同催化作用的催化劑。

1989年法國的Al-Hayek等以Al2O3為載體，用浸漬法制備的Fe（III）/ Al2O3固相催化劑，對(duì)苯酚進(jìn)行臭氧化時(shí)發(fā)現(xiàn)TOC去除率較同樣條件下單獨(dú)臭氧化顯著增加。單獨(dú)臭氧化TOC最大去除率不到40％，加Al2O3臭氧化時(shí)TOC最大去除率大于70％，加Fe3＋/ Al2O3時(shí)最大去除率超過90％。1999年法國的Legube和Karpel N.等研究了在銅系列催化劑作用下臭氧化對(duì)含有腐殖酸或水楊酸的飲用水的去除效果，發(fā)現(xiàn)其TOC去除率比同樣條件下單獨(dú)臭氧化有較大提高（模擬天然水：堿度=250mgCaCO3/L，pH=7.2，TOC=2.5～3.0mg/L,臭氧投加量為2.2～2.5mg /mgTOC）