饮用水处理中的臭氧氧化及其相关氧化工艺
饮用水处理中的臭氧氧化及其相关氧化工艺
曹仲宏
摘要：本文总结了臭氧（O3）氧化及其相关氧化工艺（如O3/H2O2和O3/UV）在天然水（地表水及地下水）处理中的主要应用。在整个水处理中氧化剂可在多点投加：预氧化，中间氧化，末端消毒。文中论及O3氧化的以下几个方面：去除无机物，促进凝聚－絮凝处理，氧化天然有机物，氧化微污染物，消毒。
关键词：臭氧；深度氧化工艺；饮用水；氧化副产物；三卤甲烷
由于O3具有强氧化能力，O3在近几年已被广泛应用于去除天然水中的化合物（主要是有机类，腐殖质，有毒微污染物）。然而，在O3氧化处理中，也有一些污染物很难处理，有些则生成难于更进一步处理的氧化副产物。
在整个处理过程中，氧化剂的投入主要有三种方式：预氧化，中间氧化及末端消毒。通常，预氧化可去除无机矿化物、色度、浊度、悬浮物及令人不愉快的嗅和味，还可部分地降解天然有机物和灭活微生物，预氧化还可强化凝聚－絮凝效果。中间氧化旨在降解有毒微污染物，去除三卤甲烷（THMs）前体，及增强可生物降解性（以便后续砂滤或GAC(granular activated carbon颗粒活性炭)过滤能较完全地去除有机物）。末端消毒应去除所有剩余微生物并使DBPs （disinfection by-products 消毒副产物）的形成最少[1]。
本文论及O3氧化的以下几个方面：（1）去除无机物；（2）促进凝聚－絮凝处理；（3）氧化天然有机物；（4）氧化微污染物；（5）消毒。
一、去除无机物
预氧化可去除大多数无机物，但预氧化后必须有过滤或凝聚－絮凝－沉淀处理措施，以除去金属离子氧化后形成的不溶物。氨氮可由O3氧化成硝酸根离子，这样氨可通过后续生物硝化作用去除（在砂滤器中或GAC过滤器中）。此外，在溴化物存在情况下，通过O3氧化氨能被分解成为氮气（N2），此过程中，Br-被O3迅速氧化成HOBr，HOBr进一步与氨反应生成N2和Br-；溴化物能被O3再氧化，从而迅速去除氨。
水中溴化物在预氧化中会生成HOBr/BrO-，长时间氧化会生成潜在致癌物溴酸盐，因此必须最大限度减少其生成，这可通过优化影响溴酸盐生成的O3氧化
条件来实现，这些条件有：O3剂量（c）；接触时间（t）；O3氧化有机物与溴化物的竞争反应；c t值；溴化物浓度；pH值（因为溴酸盐的形成依赖于介质中BrO-离子）；温度。此外，投加氨亦可减少BrO-的生成。这是因为氨与HOBr酸反应生成了一溴胺。
应用AOPs（advanced oxidation processes深度氧化工艺）也可限制溴酸盐的生成。这是因为氢氧自由基消耗了臭氧，或是H2O2的存在减少了HOBr/BrO-，高的H2O2/O3比可限制溴酸盐的形成。向O3中添加异类催化剂（TiO2）也可最大限度减少溴酸盐的生成（在催化剂存在下，臭氧分子与天然有机物的反应要更快（限制了对溴化物的氧化），或是臭氧分子在催化剂表面上的反应产生了对溴化物氧化效率较低的氢氧自由基）。还可通过在氧化后增加活性炭吸附减少溴酸盐的量[2]。
二、促进凝聚－絮凝处理
低剂量O3（0.5到1g/m3）就足以强化凝聚－絮凝处理。这是因为形成了具有更强疏水性的小分子，或是形成了具有氧化功能的物质群（如羧酸），或者是产生了聚合反应效果。一些研究已给出了O3氧化诱导了聚合反应的证据，但与此相反，有些结果表明，预氧化不利于凝聚。合适的臭氧氧化条件可降低TOC （total organic carbon 总有机炭）及DOC（dissolved organic carbon 溶解性有机炭），也可增强絮凝效果；添加H2O2可减少臭氧最佳需要量。
近期有研究表明，仅在O3存在下不能使被天然有机物包裹的颗粒脱稳，而在络合剂（Ca）存在情况下就能脱稳。已提出的机理是钙与O3氧化后的天然有机物的结合（由于在O3上产生了更多的配位体位置）及与形成的副产物的结合被加强，从而阻止了颗粒对有机物的吸附，相应因表面电荷减少致使颗粒稳定性降低。
三、氧化天然有机物
地表水和地下中含有大量会使水质恶化的有机物，另外，在末端氧化中腐殖质会形成THMs。给水中天然有机物的存在使细菌在管网中再生长从而引起卫生问题。因此，在水处理中要尽可能去除天然有机物。
（一）去除色度和UV吸收物
大多数时间，腐殖质的O3氧化能迅速脱色并因芳香类的减少而使UV
（ultroviolet radiations紫外线照射）吸收物减少。低分子化合物的生成表明臭氧氧化了腐殖酸的大多数活性位。氧化反应的发生是由于臭氧分子的攻击，同时氧化反应发生时自由基的链反应也发生（甚至在pH为2.6时）；pH升高，氧化过程中自由基反应会发生的更早。
（二）减少TOC和DOC
臭氧氧化腐殖质时，TOC或者降低，或者不变。不同来源的腐殖质与臭氧有不同的反应，但不论对TOC和DOC的影响如何，腐殖质的臭氧氧化主要形成了小分子的醛和羧酸。由于醛和羧酸难于同臭氧进一步反应，醛和羧酸有在溶液中积累的趋势。甲醛和其他副产物显示出的致突变性和致癌性，已引起人们对健康的关注。此外，健康危险还来源于臭氧对含溴水平高的天然有机物氧化产生的溴化物。
为获得天然有机物的完全矿化，对深度氧化工艺进行深入研究是必要的。Gracia等人注意到，在能促使臭氧分解的金属催化剂存在的情况下，腐殖质的臭氧氧化可获得更好的TOC去除效果（用Mn(II)和Ag(I)可获得最佳效果），但已证明矿化并不完全。
（三）增大可生物降解性
O3氧化天然水可生成能被活性炭更好地吸附的低分子化合物，但氧化使有机化合物的极性增强，使其向GAC上吸附的能力降低。已证明在末端消毒前的O3/GAC组合对降低DOC非常有效，这是因O3氧化增强了有机物的可生物降解性。O3氧化与GAC组合，使得因O3氧化产生的乙醛可以GAC过滤除去。尽管O3/GAC系统中GAC对DOC的吸附能力减小了，但此系统增强了可生物降解性，O3/GAC系统从总体上仍然优于GAC系统。还有许多研究表明，AOPs（如O3/H2O2和O3/γ-照射）产生的生物降解性的增加比O3氧化更为明显。O3氧化、粉末活性炭和超滤的组合工艺，在去除嗅和味，限制DBP产生及增大生物降解性方面很有效。
（四）减少THMs生成的可能性
迄今，THMs是氯化的最终副产物（主要是氯仿CHCl3，溴二氯甲烷CHCl2Br，二溴氯甲烷CHClBr2，溴仿CHBr3）。一旦THMs形成，化学氧化就不再能去除THMs，因此在最终氯化前就应该使THMs前体降解。有报道，O3氧化可降解腐
殖质成为对氯不活泼的低分子化合物，但同时水中存在的溴化物被氧化成亚溴酸盐，再进一步成为溴酸盐化合物。
实际上单用O3并非一种去除所有THMs前体的普遍工艺，AOPs工艺（如O3/UV和O3/H2O2）更为有效。不过，化学氧化可能有两重作用：一方面破坏了THMs前体，另一方面又会形成新的THMs前体。因此，THMs的产生，极大地依赖于氧化程度，此外，也与氯化的pH值相关。
（五）网捕化合物的释放
腐殖质可与金属和杀虫剂作用，也会在其聚合网状结构中网捕挥发性芳香族化合物。化学氧化腐殖质的结果使腐殖质网捕的金属、杀虫剂、芳香族化合物等被释放出来，致使TOC增加、毒性增强。
天然有机物的氧化，不可避免地会产生氧化副产物，还可能释放已网捕化合物。因此，将化学氧化与GAC过滤结合起来，可能更利于最大限度减少那些存在于配送水中的有害的化合物。另外，此工艺可避免在最终氯化中THMs的生成（通过去除THMs前体）[3]。
四、微污染物的氧化
以化学氧化降解微污染物的效率与微污染物的性质及水质有关。微污染物一般指氯苯、多氯化联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、杀虫剂。
由于大部分微污染物（特别是杀虫剂）的矿化不完全及形成副产物，应在砂滤或GAC过滤前采用化学氧化以在最终氯化前，通过吸附、生物降解去除残留有机化合物。因此，要采用O3/H2O2与GAC过滤组合的工艺[4]。
五、消毒
De Meritens在1886年首次用O3对水进行了消毒实验，从那时起，人们对将O3用作氯消毒的可行替代物进行了较为深入的研究。虽然O3消毒在减少THMs和有机氯化合物生成方面有一定的效果，但也产生了O3氧化副产物，有时还会使水的致突变性增加。
因致突变变化与水中存在的起始溶解物和副产物的形成相关，O3氧化的效果取决于氧化实现条件（如O3剂量和接触时间）。通常，高O3剂量、长时间接触会产生深度氧化效果并能更好地降低毒性。但是，消毒效果很大程度上依赖于前处理效果。
已有报道O3能有效杀灭细菌、病毒和某些藻类。微生物对O3的抵抗力从弱到强的顺序为细菌、病毒、胞囊。
O3穿透细胞膜与胞浆物质反应，此外脱氧核糖核酸（DNA）被降解，也可能是细胞死亡原因之一。病毒灭活机理可能是因破坏了蛋白表层或直接破坏了核酸。有报道认为，对胞囊的灭活，O3可能比自由性氯更有效，但是大多数原生动物胞囊比细菌和病毒对O3的抵抗力更强。
影响消毒的因素：接触时间，氧化剂浓度及氧化剂性质，可能消耗氧化剂的竞争反应，微生物性质及其物理性状，温度等。有效的消毒需要优化O3剂量和接触时间，消毒中还要确保O3从气相向液相的有效转移；温度对O3稳定性及消毒效率有着相反的影响，温度升高，O3在水中的溶解性和稳定性降低，但微生物与O3的反应速率增大，因此，就原生动物胞囊来说，升高温度，提高了O3氧化效率。
由于在水中O3会很快分解，在水中溶解存留时间太短（不足1小时）而不能保证有剩余的臭氧存留于整个配水系统。因此，臭氧只在特定情况（主要是输水距离短、规模小的给水系统）才能保持持续有效的消毒效果。一般在末端消毒中用氯或二氧化氯代替臭氧，这样就需要有相应的防范措施：其他消毒剂投入点要在离O3氧化处理足够远的地方，以便使剩余臭氧完全消失，从而避免O3消耗消毒剂[5]。
六、结语
由于O3氧化及其相关的氧化工艺（如O3/H2O2和O3/UV）有许多氯化所不具备的优点，近几年在水处理中得到广泛应用。这些工艺具有更强的氧化能力，可减小THMs生成的可能性，也可降解对氯来说难于处理的微污染物。这些工艺也为增强诸如凝聚－絮凝或颗粒活性炭过滤的处理效果创造了条件。但这些降解并不完全，会引起配水管网中细菌再生长、诱变性的增加。因此，为了进一步提高给水水质，在末端消毒和配送水之前，化学氧化后还应辅以生物处理措施（砂滤或GAC过滤）。
参考文献
[1] Jr. Weber W. J., ，LeBoeuf E.J., Processes for advanced treatment of water. Wat. Sci. Tech., 1999, 40(4-5): 11~19
[2] Baumgardt W., Weber A., Schmidt W., ricke. B ，Kuhn W., The application of ozone for the treatment of bromid containing surface water., In Proceedings of the 12th Ozone World Congress, Lille, France, 1995, 1: 251~516
[3]Amy G. L., Chadik P. A., Cooper W. J., Ozonation of aquatic organic matter and humic substances. Environ. Technol. Lett., 1986, 7: 99~108.
[4]Amy G. L., Davis M. K., The effects of ozonation and actived carbon adsorption on trihalomethane speciation. Wat. Res.,1991, 25: 191~202
[5]许葆玖，给水处理理论，479~481，中国建筑工业出版社，2000
臭氧联合氧化技术在污水处理方面的新进展
臭氧联合氧化技术在污水处理方面的新进展 贾瑞平，陈烨璞 (上海大学理学院化学系，上海200444) 【摘要]介绍了近年来国内外采用臭氧以及臭氧联合氧化技术在污水处理研究方面的新进展。在低剂量和短时间内臭氧难以完全矿化有机物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化。但以其他方法与臭氧联用，可大大促进臭氧分解，提高有机物的去除率。因此臭氧与过氧化氢、紫外线、超声波、光催化以及生物技术等多种手段联用于水处理已经成为目前研究的热点，并取得了显著的进步。 【关键词]臭氧；污水处理；高级氧化；生物处理；联合氧化 水是人类社会得以存在和发展的重要资源。随着人们对水的需求越来越多。污水处理后回用成为解决水资源短缺问题的有效途径。 臭氧是一种强氧化剂。用于污水处理可有效地消毒、除色、除臭、改善水味、去除有机物和降低COD等。因此，近年来臭氧及其与其他手段联合用于处理各种污水的技术获得了迅速的发展。笔者着重讨论了近年来臭氧联合氧化技术用于污水处理方面的新进展。l臭氧氧化法 臭氧是一种强氧化剂，氧化电势为2.07V，与有机物反应时速度快并且可就地生产，原料易得，使用方便，不产生二次污染。臭氧能与水中各种形态存在的污染物质(溶解、悬浮、胶体物质及微生物等)起反应，将复杂的有机物转化成为简单有机物，使污染物的极性、生物降解性和毒性等发生改变。多余O3可自行分解为O2。 刘和义等对极难生物降解的呋吗唑酮模拟废水进行了臭氧化处理研究。当模拟废水中呋吗唑酮初始质量浓度为500mg／L，pH128，臭氧投加量2g／L时，BOD5/COD>03，可生化性显著高；臭氧投加量6g／L时，脱色率达100％，CODQ和TOC去除率分别达到95．9％和95．2％。水中有机物基本矿化。卢宁川等采用臭氧氧化的方法．对某厂苯酐车间的增塑剂废水的氧化降解过程进行了探讨。结果表明，将废水pH调至9、臭氧氧化时间为60min时，对增塑剂废水中COD的去除率较高，可达41.5％，适当提高pH可加快污染物的氧化速率，同时降低了臭氧投加计量比值。从而增加了臭氧的利用率。 王长友等采用臭氧氧化法降解金矿氰化废水，废水水样pH为8.0~9.0，当氧化反应时间达到12min，臭氧投加量为133.33mg／L时，氰化物去除率达到98.1％．残余氰化物质量浓度为0.43mg／L。 Y．Chen等研究了臭氧氧化降解水溶液中的2-巯噻唑(2一MT)。当2一MT全部分解时，硫酸盐生成率和TOC去除率分别为24％和2.3％。在实验中，增加臭氧量，则硫酸盐生成率和TOC去除率最大值分别可达48％和16％。实验结果同时也表明，在2一MT的杂环结构中，N、S原子很难被氧化成硝酸盐和硫酸盐。所以2一MT臭氧化的产物还需进一步氧化。 2臭氧联合氧化法 2.1高级氧化技术 利用催化降解技术或光化学方法氧化降解污染物的过程通常称为高级氧化过程(AdvancedOxidationProcessAOP)。与其他传统水处理方法相比，高级氧化技术具有选择性小、反应速度快、可有效减少THMs的生成量、可将THMs的前体物彻底氧化为二氧化碳和水以及对TOC和COD去除效率高等优点。
实验 臭氧氧化法处理有机废水
实验一臭氧氧化法处理有机废水 一实验目的 1、了解臭氧发生器的基本结构、原理、操作方法、观察电压和空气流量对臭氧产率的影响。 2、通过臭氧氧化法处理：印染废水、有机含酚废水、生活污水的脱色、除臭、消毒、降解COD、降酚等实验，掌握臭氧氧化法处理工业废水的基本过程、方法和特点。 二实验理论基础与方法要点 臭氧是一种强氧化剂，它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。臭氧在污水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有机物。 臭氧在水溶液中的强烈氧化作用，不是O 本身引起的，而主要是由臭氧在 3 基引起的。很多有机物都容易与臭氧发生反应。水中分解的中间产物OH基及HO 2 例如臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用；还有强烈的杀菌、消毒作用。 臭氧氧化的优点：（1）臭氧能氧化其它化学氧化，生物氧化不易处理的污染物，对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果（2）污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解，不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧（3）制备臭氧利用空气作原料，操作简便。 工业上采用高压(1.5—3万伏)高频放电制取臭氧，通常制得的是含1—4%臭氧的混合气体，称为臭氧化气。 三实验装置器材与药品 设备与器材： （1）臭氧发生器 1台 （2）臭氧氧化反应器 1套，如无现成的需自行安装代替500mL锥形瓶3个，与锥形瓶配套的橡皮塞3个 （3）医用乳胶管，与乳胶管配套的玻璃管 （4）气体转子流量计 1个 （5）酸滴管（50mL） 1个 （6）气体吸收瓶(如无现成的，可用锥形瓶代替) 500mL锥形瓶2个 （7）量筒100mL 1个 （8）洗气瓶1000mL 2个 材料药品： （1）配制含酚废水，含酚浓度50—100mg/L，供除酚实验用。
高级氧化技术
高级氧化技术 Advanced Oxidation Process 摘要：随着我国国民经济的快速发展，高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。高级氧化法（Advanced Oxidation Process,简称AOPs）可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，具有很好的应用前景。 关键词：高级氧化技术；臭氧氧化；湿式氧化；污水处理 Abstract: With the rapid dev elopment of our country’s national economy, the high-concentration organic wastewater has been threatening precious water resources in our country. However, a new technology called Advanced Oxidation Process (short for AOPs) is able to improve the biodegradability of the wastewater through mineralizing or oxidizing it. Additionally, it has the advantage over handling environmental hormone mimic and the other micro harmful chemicals. So that, AOPs has a very good application prospect. Key words: Advanced Oxidation Process, Ozone Oxidation, Wet Oxidation, Wastewater Treatment. 一、高级氧化的概述 目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。然而 O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。1987年Gaze等人提出了高级氧化法（Advanced Oxidation processible, 简称AOPs)，它克服了普通氧化法存在的问题，并以其独特的优点越来越引起重视。 1.高级氧化的过程 Glaze等人将水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，用于水处理则称为AOP法。典型的均相AOPs过程有O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/Fe2+(Fenton试剂）等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种AOPs过程，另外某些光催化氧化也是AOP过程。 2.高级氧化的特点 近几十年来，国内外在难降解持久性有机污染废水处理方面开展了较多的研究，高级氧化法以其巨大的潜力以及独特的优势在过去二十多年中脱颖而出，与其它传统水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点： （1）产生大量非常活泼的HO?自由基，其氧化能力（2.80V）仅次于氟(2.87V)，
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臭氧氧化法处理印染废水
臭氧氧化法处理印染废水 在我国工业废水中,印染废水占的比例较高,因其有机物含量高、碱性大、水质变化大、废水量大,而成为极难处理的工业废水之因具有很强的氧化能力（酸性溶液中氧化还原电位高达2.07V），一。O 3 成为诸多难降解工业废水处理工艺的首选氧化剂。Khadhraoui等在利用臭氧处理刚果红的研究中发现，在氧化初期，臭氧本身可以将刚果红完全氧化脱色，且该实验结果符合假一级反应动力学模型。臭氧对直接、酸性、碱性、活性等亲水性染料脱色速度快，效果好；对于还原、纳夫妥、氧化、硫化、分散性染料等疏水性染料脱色效果较差，臭氧用量大；对于含铬染料废水，反而会生成六价铬离子，毒性更强。通过高级氧化和活性炭负载催化剂来提高臭氧催化氧化性能。 1.臭氧氧化机理 臭氧氧化有机物的途径有两种：直接反应和间接反应。直接反应是臭氧通过环加成、亲电或亲核作用直接与污染物反应；间接反应是臭氧在碱、光照或其它因素作用下，生成氧化性更强（氧化还原电位为2.8eV）的羟基自由基（·OH），·OH可以通过不同的反应使溶解态无机物和有机物氧化，主要包括：电子转移反应、抽氢反应和·OH 加成反应。臭氧直接作用于有机物时反应具有选择性，速度慢。而臭氧溶于水后形成的·OH，可以无选择性地将水中的有机物矿化，或使结构复杂、有毒的大分子有机物发生断链、开环等反应，生成结构简单、无毒或低毒的小分子化合物，且速度较快。 臭氧的强氧化性能破坏染料分子中的—N＝＝N—、C＝＝C、C
＝＝O、—N＝＝O等发色基团，使印染废水脱色。费庆志等采用臭氧氧化法降解酸性嫩黄染料，发现在酸性条件下（pH=4）臭氧对该染料的脱色效果较好。Zhang Hui等采用臭氧氧化法降解酸性橙7模拟染料废水时，加入氯化物屏蔽·OH，并未对染料的脱色率造成影响，从而得出了臭氧对该染料的脱色以直接氧化为主的结论。而章飞芳等用臭氧氧化活性艳红KE－3B模拟染料废水，发现在碱性条件下（pH=10）脱色效果好，且脱色速度较快。这可能是因为不同种类的染料，其分子结构有很大差异，有些染料与臭氧的反应活性较强，直接反应就能使其脱色。在碱性条件下虽然产生氧化性更强的·OH，但·OH可以无选择性地与染料发色基团之外的其它结构反应，导致在相同臭氧投加量下染料的脱色率降低。对于一些不易被直接氧化的染料，则需要依靠·OH来破坏其发色基团，以达到脱色的效果。 2.臭氧高级氧化处理印染废水 用复合氧化剂分解水中的有机污染物比单一氧化剂O3或H2O2 的处理速率显著加快，其原因是复合氧化剂产生的氧化作用不同于单一O3或H2O2自身的氧化作用。在O3水溶液中添加H2O可提高O3进入水中的质量迁移(提高因子为1.7)，增强了O3分解产生·OH的能力，提高氧化效率。由于·OH的发生量取决于O3和H2O2的用量，因而直接影响到CODCr的脱除效果。 Glaze等的研究表明，增加O3水溶液的pH值或向其中添加H2O2能极大提高·OH的产生量和速率，并能将水溶液中的·OH物质的量浓度维持在较高的水平。随pH值增加，氧化速率增大，在pH<7时，反应
催化臭氧氧化反应器适用范围及工艺概述
催化臭氧氧化反应器适用范围及工艺概述 化工废水、印染废水、印刷油墨废水、喷漆喷油废水、电镀废水治理工艺到现在已有很多成熟的工艺了，氧化反应器在废水治理中为做出很大的贡献。常规工艺是化学混凝沉淀、气浮和生化处理工艺，但废水中各种成分的污染物都有，废水有机物浓度高，盐类含量高，有的成分对微生物有毒害作用，生化处理效果不是很理想。且很多有机物是溶于水中，用物理方法如沉淀、气浮工艺处理效果也不佳。 针对这种状况，我公司组织一了批长期从事废水治理的专家、技术员，经多年的攻关研究，开发出了一套常温常压光电催化氧化反应器的废水治理设备，专门对高浓度，难生化的工业污水进行处理。 三、设备优点 1、设备适用范围广：即可适用于新建废水处理的配套设备，也可适用于现在废水处理设备的改造。可放于废水治理工艺的前端，根据实际情况也可用于废水治理后面(主要是去除COD)。还可适用于高浓度难降解废水的生物预处理，改善废水可生化性。特别适用于小型工业废水有机物的一次性治理。 2、紫外灯装置采用一体化浸没式，可从管两端安装和拆卸，清洗更换方便，因废水PH 调节在弱酸性，金属离子不会发生沉积，有机物被彻底氧化，催化氧化装置内不会发生结垢和有机物粘附现象，无需经常清洗。这样处理工艺简单，操作管理方便。根据情况进水前可选择安装前置永磁防垢除垢器，利用永磁(铷、铁、硼)，当水通过磁场时，水分子在磁场的作用下，产生扭曲、变形、反转、震动、使其分子加强从而使原来的水中缔合形成的各种链状、团状的大分子(H2O)N，解离成单个双分子 (H2O)2，使水的活性增加，改变了水的物理结构通过磁场对溶液中的离子产生作用，使水中钙、镁盐类结垢物的针状结晶改变成颗粒状结晶体，使它们不能交织在一起成为坚硬的水垢附着在器壁或管壁上。而成为微小的颗粒沉淀于底部，随排污排出，从而达到防水垢的作用;对原有的老水垢也可通过已处理水的作用，使之逐渐剥蚀、软化、松动、龟裂、直到脱落，达到除垢目的。防止废水中的盐类在紫外灯套管表面结垢。 3、该设备在常温常压下运行，控制简单方便，维护少，可实现全自动控制。 4、反应最终产物是二氧化碳、水、氮气及其它无害氧化物，不产生二次污染，特别适用于污水回用的预处理工艺，保证污水回用进水水质，防止有机物对RO膜造成污堵。 5、催化表面积大，一立方水的平均催化面积达20平方米，催化效率高;紫外光能利用充分，大大降低单位处理能耗。运行成本较原有工艺要低，药剂用量比原有工艺要少，处理效果比原有工艺好，同时减少废水中可溶性固体的增加。 四、废水治理工艺说明：
臭氧氧化技术在废水处理的运用
臭氧是一种具有强氧化性的化学药剂，可在水中开展如氧化还原等各类化学反应，利用臭氧氧化技术对污水进行二次处理可有效提升水的质量。相较于世界其他国家，我国对于臭氧氧化技术的应用时间较晚，因此，臭氧氧化技术在我国工程中的实际应用效果与其他国家相比也具有一定差距。此种状况下，我们更加致力于研究臭氧氧化技术于工程中的应用，努力拓展臭氧氧化技术的使用范围，使之更加广泛的服务于我国各类工程废水处理工作当中。 1利用臭氧氧化技术处理废水的工作过程 现如今，臭氧氧化技术已然成为废水处理领域的未来趋势，臭氧氧化技术与废水处理领域的运用可有效降低废水处理工艺中所耗费 的各项资金。臭氧氧化技术可有效降解废水中的各类生物，并对其中包含的化合物进行良好处理。在臭氧氧化技术的实际应用过程中需充分考量废水溶剂流量及符合率，并以此两者的实际变化程度作为依据，选取不同的处理方式。若废水具有较高的容积流量且具有较低的符合率，可利用生物处理-臭氧的方法来开展废水处理工作，此种处理方法的操作流程较为简单，具有较强实用性，处理起来也较为方便，臭氧消耗程度较低。若废水处理工作中需用到生物处理-臭氧-生物处理方法，则需在对其的实际应用过程中细致分析臭氧投加量，并对其予以良好管控，通过调节臭氧投加量的方式来提升废水处理过程中生物的可降解程度。在各领域应用臭氧氧化方法行废水处理操作时需充
分考虑所运用处理方法的经济效益，以在使废水处理质量得到保障的同时降低对各项能源与资金的消耗[1]。 2臭氧氧化技术在我国废水处理工作中的实际应用 饮用水处理领域是臭氧氧化技术与我国大规模工业化应用的首要阵地，臭氧氧化技术是近些年来才开始逐步应用于我国废水处理领域中的。臭氧氧化技术在我国废水处理工作中的实际应用案例如下：（1）我国某公司污水处理站以往采用的污水处理工艺为混凝-厌氧-好氧 生物组合工艺，每天可处理废水15000立方米，出于对部分出水进行深度处理并回收利用的目的，其采取了一体化臭氧曝气生物滤池与上流式曝气生物滤池的组合工艺，将此项废水处理工艺作为后续膜分离系统的预处理方法，确保废水处理工序结束后所得的反渗透水可回收并应用于该公司的染整工序，且浓缩液质量达到国家相关排放标准。该公司污水处理站在升级改造后每天可多处理废水5000立方米，在公司生化出水后对废水行砂滤操作，并利用一体化臭氧曝气生物滤池与上流式曝气生物滤池对其进行处理，处理完毕后再对其进行砂滤、超滤操作，得到反渗透水。该公司共投入约800万元用以污水处理站的改造，改造结束后该公司的废水处理运行费用为每立方米废水0.45元[2]。（2）我国中石化某分公司将经过膜生物反应器处理的炼油废水作为原水，利用臭氧氧化-多级过滤-活性炭吸附-臭氧氧化方式对其进行处理，使废水中的污染物含量获得了有效降低，处理后的出水水质与中石化所制定的回用水水质要求相符，成功使处理后的废水成为了补充水与循环水。（3）我国某企业，以生产手机显示屏强化玻
臭氧氧化法处理印染废水
臭氧氧化法处理印染废水 实验指导书 所属课程名称: 环境工程综合实验 实验属性: 综合实验 实验学时: 4 一实验目的 1、了解臭氧发生器的基本结构、原理、操作方法、观察电压和空气流量对臭氧产率的影响。 2、通过臭氧氧化法处理：印染废水、有机含酚废水、生活污水的脱色、除臭、消毒、降解COD、降酚等实验，掌握臭氧氧化法处理工业废水的基本过程、方法和特点。 二实验理论基础与方法要点 臭氧是一种强氧化剂，它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。臭氧在污水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有机物。 臭氧在水溶液中的强烈氧化作用，不是O3本身引起的，而主要是由臭氧在水中分解的中间产物·OH基及HO2基引起的。很多有机物都容易与臭氧发生反应。例如臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用；还有强烈的杀菌、消毒作用。 臭氧氧化的优点：（1）臭氧能氧化其它化学氧化，生物氧化不易处理的污染物，对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果（2）污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解，不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧（3）制备臭氧利用空气作原料，操作简便。 工业上采用高压(1.5—3万伏)高频放电制取臭氧，通常制得的是含1—4%臭氧的混合气体，称为臭氧化气体。 三实验装置器材与药品 设备与器材： （1）臭氧发生器 1台 （2）臭氧氧化反应器 1套，如无现成的需自行安装代替 500mL锥形瓶3个，与锥形瓶配套的橡皮塞3个 （3）医用乳胶管，与乳胶管配套的玻璃管
（4）气体转子流量计 1个 （5）酸滴管（50mL ） 1个 （6）气体吸收瓶(如无现成的，可用锥形瓶代替) 500mL 锥形瓶2个 （7）量筒100mL 1个 （8）洗气瓶1000mL 2个 材料药品： （1）配制含酚废水，含酚浓度50—100mg/L ，供除酚实验用。 （2）配制印染废水，含染料10—20mg/L ，供脱色用(亚甲蓝) （3）2% KI 溶液：称取20克分析纯碘化钾溶于1升新煮沸并冷却的蒸馏水中，贮于棕色瓶中。 （4）硫代硫酸钠标准贮备液：称取24.8克Na 2S 2O 3·5H 2O ，溶于煮沸并放冷的蒸馏水中，用水稀释至1000mL ，并贮于棕色瓶中备用，其浓度应为0.100mol/L ，必须标定。 标定：在碘量瓶中(250mL)加入1克碘化钾及50mL 纯水，用移液管移取20.00mL 重铬酸钾标准溶液(0.100mol/L 6 1K 2Cr 2O 7)加入碘量瓶中，并加入5 mL 硫酸(6mol/L 2 1 H 2SO 4)，暗处静置5min 后，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加入1mL 淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好消失为止。记录用量 227223223 20.00 K Cr O Na S O Na S O C C V ?= （5）硫代硫酸钠标准使用液：将上述标准贮备液稀释为0.005mol/L 的标准使用液。此溶液1mL 相当于120μg 臭氧，临前用配制。 （6）1%淀粉指示剂 （7）碘标准贮备液：称取13.0克碘及40克碘化钾溶于纯水中，稀释至1000mL ，用砂芯漏斗过滤，贮于棕色瓶中。 标定：准确移取该溶液25.00mL 于碘量瓶中加水至150mL ，用0.100mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入1mL 淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好消失为终点。同时作空白试验：取150mL 纯水，加0.05mL 浓度为0.100mol/L 碘标准溶液、1mL 1%淀粉溶液，用0.100mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失为终点。 按下式计算碘标准溶液的浓度： 01()25.000.05 V V C C -?= - C 1——碘标准溶液的浓度，mol/L V O ——空白试验Na 2S 2O 3用量，mL
均相催化臭氧氧化设备处理染料废水技术
均相催化臭氧氧化设备处理染料废水技术 催化臭氧氧化设备是使催化剂和反应物作用, 形成不稳定的中间产物, 改变反应途径, 或加快氧化剂的分解并使之与水中有机物迅速反应, 在较短的时间内降解染料分子并提高氧化剂的利用效率的方法。而光电催化氧化技术根据催化剂的形态不同又分为均相催化臭氧化和非均相催化臭氧化。 催化臭氧氧化设备 1、均相催化臭氧氧化设备处理染料废水技术 前人多选用均相催化剂处理染料废水,虽然均相催化臭氧氧化可以达到令人满意的处=理效果, 但因为催化剂是以离子的形态分布在水中,无法与反应体系分离, 处理完毕后催化剂便同染料废水一起排放, 不仅造成催化剂的流失浪费, 同时也造成了水体的金属离子的二次污染。为了解决这一问题, 研究人员把具有催化作用的活性组分通过某些方法固定到一些载体上, 把负载了活性组分的固体催化剂投入到废水中在臭氧存在的条件下与废水反应, 进行非均相催化臭氧氧化反应。 2、非均相催化臭氧氧化设备处理染料废水技术 在非均相催化中, 催化剂是以固态存在, 主要有贵金属系、铜系和稀土系三大类。而贵金属因为价格昂贵其应用受到限制, 目前研究最多的是廉价金属及金属氧化物。非均相催化剂根据其制备工艺分为非负载型和负载型, 目前研究的重点在负载型非均相催化剂。负载型非均相催化剂由载体、活性组分和助剂三部分组成。常用的载体有Al2O3、沸石、活性炭纤维、分子筛等, 活性组分多为过渡金属。
为了进一步提高催化臭氧氧化的效果, 往往需要在单组分催化剂的基础上进行多元组分催化剂的研究, 根据催化剂的制备条件、各种活性组分的配比和助剂的选择来制备催化效率更高的催化剂。
臭氧高级氧化设备操作说明
超临界臭氧高级氧化—旋流溶气气浮 一体装置（CDOF） 操 作 手 册 深圳科力迩科技有限公司
一、臭氧高级氧化技术 1、臭氧的性质 在水中具有高达2.7V的氧化还原电位，氧化能力仅次于氟，能与水中各种形态存在的污染物质（溶解、乳化、悬浮、胶体及微生物等）起反应，将复杂的有机物转化成简单有机物、酸及醛等，将氨氮、总磷转化成酸和盐类，同时也能够有效去除浊度、色度、臭味以及杀菌等作用。由于臭氧对各种污染物综合去除能力强，不产生二次污染，已广泛用于饮用水、石油石化废水等处理。 2、高级氧化技术 目前，单独使用臭氧氧化，仍然存在反应速率较慢，利用率不高，导致成本偏高，高级氧化技术能够有效提高臭氧利用率和氧化能力，已经逐步得到应用。 A、O3/H2O2等高级催化氧化、 B、O3/UV高级氧化、 C、O3/超临界高级氧化 D、O3/活性炭高级氧化、 O3/金属催化剂高级氧化等 3、臭氧氧化技术特点 1）处理效果好，能够有效去除各种污染物，实现“一弹多星”； 2）反应速度快，处理效率高，占地面积小； 3）无需任何化学药剂，无二次污染。 4）占地面积少，体积小，重量轻； 5）自动化程度高、运行稳定、安全可靠。
二、臭氧高级氧化-旋流溶气气浮一体装置-CDOF设备介绍 CDOF创造性地将超临界臭氧高级氧化技术、旋流技术和溶气气浮技术有机结合，相互强化，能够有效去除水中各种状态（溶解、胶体、乳化等）污染物。去除效果和分离速度是常规臭氧氧化和气浮无法达到的。 1、CDOF原理 超临界空化效应：当用足够大振幅的超临界作用于液体介质时,在负压区内介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离,液体介质就会发生断裂,形成微泡,微泡进一步长大成为空化气泡。在紧接着的压缩过程中,这些空化气泡被压缩,其体积缩小,甚至崩溃消失，在空化泡崩溃的极端时间内，会在其周围的极小空间范围内产生1900-5200K的高温和超过压力100MPs 、急剧冷却速度达10,000000000K/s,并伴有强烈的冲击波和时速高度400Km/h的射流。这些极端的条件下会使水中溶解的臭氧和水的分子键发生断裂，产生具有强氧化性的羟基自由基·OH。它可以快速地无选择性的分解难降解有机污染物。 2、CDOF技术特点 1）快速高效去除绝大多数有机物（溶解、悬浮、胶体等），降低COD，提高可生化性； 2）去除乳化油，溶解油，悬浮物 3）去除氨氮、磷、酚类、硫化物、氰化物等； 4）去除浊度、色度、臭味等 5）细菌、病毒、芽孢、软体微生物等
催化臭氧技术
一、水处理催化臭氧技术 催化臭氧技术是基于臭氧的高级氧化技术，它将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全的问题。催化臭氧化按催化剂的相态分为均相催化臭氧化和多相催化臭氧化，在均相催化臭氧化技术中，催化剂分布均匀且催化活性高，作用机理清楚，易于研究和把握。但是，它的缺点也很明显，催化剂混溶于水，导致其易流失、不易回收并产生二次污染，运行费用较高，增加了水处理成本。多相催化臭氧化法利用固体催化剂在常压下加速液相（或气相）的氧化反应，催化剂以固态存在，易于与水分离，二次污染少，简化了处理流程，因而越来越引起人们的广泛重视。 1催化臭氧化 对于催化臭氧化技术，固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键。研究发现，多相催化剂主要有三种作用。 一是吸附有机物，对那些吸附容量比较大的催化剂，当水与催化剂接触时，水中的有机物首先被吸附在这些催化剂表面，形成有亲和性的表面螯合物，使臭氧氧化更高效。 二是催化活化臭氧分子，这类催化剂具有高效催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在这类催化剂的作用下易于分解产生如羟基自由基之类有高氧化性的自由基，从而提高臭氧的氧化效率。 三是吸附和活化协同作用，这类催化剂既能高效吸附水中有机污染物，同时又能催化活化臭氧分子，产生高氧化性的自由基，在这类催化剂表面，有机污染物的吸附和氧化剂的活化协同作用，可以取得更好的催化臭氧氧化效果[3]。在多 相催化臭氧化技术中涉及的催化剂主要是金属氧化物（Al 2O 3 、TiO 2 、MnO 2 等）、 负载于载体上的金属或金属氧化物(Cu/TiO 2 、Cu/Al 2 O 3 、TiO 2 /Al 2 O 3 等)以及具有 较大比表面积的孔材料。这些催化剂的催化活性主要表现对臭氧的催化分解和促进羟基自由基的产生。臭氧催化氧化过程的效率主要取决于催化剂及其表面性质、溶液的pH值，这些因素能影响催化剂表面活性位的性质和溶液中臭氧分解反应[4]。 1.1 （负载）金属催化剂 通过一定方式制备的金属催化剂能够促使水中臭氧分解, 产生具有极强氧
臭氧氧化法在处理难降解有机废水中的应用
臭氧氧化法在处理难降解有机废水中的应用 【摘要】随着工业的发展，生产中排除的各种有毒难降解工业废水成为了污染环境的重要因素之一。本文首先分析了臭氧的氧化机理，进而分析了臭氧氧化法在处理难降解的废水用的具体应用。以期能够为推广使用臭氧氧化法处理废水提工参考。 【关键词】工业废水；降解；高级氧化 一、前言 水资源污染问题一直以来都倍受关注，特别是在这个工业极其发达的今天，工业生产排出的有毒难降解废水被排入河流之后，直接导致了周边的环境受到污染，破坏了水资源。因此，推广使用臭氧氧化法来为处理污水，使工业废水达标排放，这是有效保护环境的可靠措施。 二、臭氧的氧化机理 臭氧氧化处理有机废水机理在处理过程中,臭氧和水中与污染成分的相互作用很复杂,液相中臭氧与污染成分间的相互作用过程可由以下一系列单元过程组成:臭氧从气相中扩散到相间界面处,在界面附近两相中的反应物质浓度相同时都会在界面处建立物理平衡;臭氧从相间界面上扩散进入液相中;液相中的化学反应;由于浓度梯度而造成的初始存在于液相中的物质扩散及在液相范围内反应产物的扩散。通过各种物化和生化作用,臭氧可以与水中有机物质反应,将非极性物质转变为极性物质,将高分子有机物转变为低分子有机物,将亲水性有机胶团转变为疏水性易凝聚过滤的无机物。在水中,臭氧与有机物的反应很复杂。臭氧可以氧化降解多种有机物,在稀水溶液中,芳香族化合物的臭氧氧化反应分为两个阶段,第一阶段反应快、耗氧量大,可使原物质降解,芳香性消失;第二阶段反应慢,耗臭氧量小,主要是对脂族化合物的臭氧化。对含有双键的烯烃类有机物,臭氧易与其进行1,3-偶极加成反应。其实,臭氧氧化有机物的反应机理远非如此简单,但是,这些足以作为工程实验的依据了。具体反应方程式如下:有机物中间产物产物。 三、臭氧氧化法技术 臭氧氧化法技术，就是通过臭氧氧化与各种水处理技术组合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基的氧化技术。它可以产生非常活跃的羟基自由基OH并诱发链式反应：由于具有很高的氧化还原电位。羟基自由基无选择性地与水中有机污染物作用，将其矿化：它可与大多数有机物反应，反应条件要求不高，一般在常温常压下即可进行。在以提高OH生成量和生成速度为主要研究内容的方法的基础上，臭氧高级氧化技术得到了长足的发展，如紫外催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。 1.紫外催化臭氧法
臭氧及深度氧化法去除水中污染物
臭氧及深度氧化法去除水中污染物 摘要：针对目前天然水中所含的污染物，研究了臭氧及其与其它氧化剂联用的深度氧化法(AOP)的去除机理与去除率，分析了副产物的产生原因与消除办法，并介绍了去除工艺。 关键词：臭氧,深度氧化法,机理,副产物 Study on Removal of Pollutants in Water by Ozone and AOP Zhang Weijia Abstract：The mechanisms of ozone and advanced oxidation process(AOP)to remove pollutants in natural water are studied in the paper．The reasons that lead to produce and the measures that eliminate the ozonization by-products are discussed and the suitable process is suggested． 0 前言 在给水与废水处理中，化学氧化法受到越来越广泛的关注。这种技术可将有害的有机化合物转变成诸如H2O、CO2和无机盐等无害的无机化合物，彻底实现水中污染物的完全去除和无害化。 氯氧化法是人类应用最早的水处理化学氧化工艺，至今仍广泛应用于给水、游泳池循环水和各种废水处理中。然而由于氯对于水中的许多污染物(如重金属离子、有机溶剂等)的分解作用很弱或者根本不起作用，氧化不完全还可能形成一些诸如三卤甲烷THMs等的三致物质，应用受到了限制。于是，人们将目光转到了其他的氧化工艺。现阶段常用的氧化剂有过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)和二氧化氯(ClO2)等。它们的共同点是利用氧化剂形成具有强氧化性的羟基自由基.OH作为氧化中间产物来实现氧化的。 近年来，以提高.OH生成量及生成速度为主要研究内容的深度氧化法(Advanced Oxidation Process简称AOP)得到了长足的发展，如过氧化氢和紫外线(H2O2/UV)联用，臭氧和紫外线联用(O3/UV)等。 臭氧因其强氧化能力近年来被广泛地应用于饮用水处理中。但由于某些污染物的难降解
高级氧化技术——臭氧氧化技术在水处理中的应用
高级氧化技术——臭氧氧化技术在水处理中的应用摘要：高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,简称AOP)：运用点、光辐射、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(·OH)，正在通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质，甚 至直接降解成为CO 2和H 2 O，接近完全矿化。 关键词：水污染高级氧化技术臭氧氧化 1简介 随着工业的迅猛发展和人类物质生活水平的提高,水环境污染已是普遍存在的问题。过去十年,许多国家都制定了十分严格的标准,这些标准都特别要求对生态系统有毒害影响的物质实施严格监控。对那些有毒且难以生物降解的化合物,需要用非生物降解的其它处理技术去除,化学氧化法就是其中之一,其目的就是将这些难降解的有害物质氧化成二氧化碳、水和无机物或至少也要氧化成无害的物质。许多文献报道那些难生物降解的污染物常常具有高化学稳定性,很难完全氧化,因此采用比常规净化处理工艺更有效的技术是必要的。【1】高级氧化技术是近年发展起来的一种新型的在常温常压下将那些难以用臭 氧单独氧化或降解的有机物氧化的方法。同其它高级氧化技术如O 3/H 2 O 2 、UV/ O 3、UV/ H 2 O 2 、UV/ H 2 O 2 / O 3 、TiO 2 / UV和CWAO 等一样,催化臭氧化技术也是 利用反应过程中产生大量高氧化性自由基(羟基自由基) 来氧化分解水中的有机物从而达到水质净化。 2臭氧氧化技术的特点 相对于传统工艺来说，臭氧氧化技术拥有它不可代替的领先优势： O 3+H 2 O+hv → O 2 +H 2 O 2 H 2O 2 +hv → 2·OH （1）此反应过程中产生大量氢氧自由基·OH（表现强氧化性的原因），反应速度快,多数有机物在此过程中的氧化速率常数可达106 ～109 L/(mol.s)。 （2）适用范围广,较高的氧化电位使得·OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染。
光催化臭氧氧化法
光催化臭氧氧化法(臭氧紫外线法) 此法是在投加臭氧的同时辅以紫外光照射，其效率大大高于单一紫外法和单一臭氧法。这一方法不是利用臭氧直接与有机物反应，而是利用臭氧在紫外线的照射下分解的活泼的次生氧化剂来氧化有机物。03/UV工艺机理的解释有目前有两种:Okabe认为，当03被紫外光照射时，首先产生游离氧自由基((O)，然后，.O 与水反应产生.-OH.03一=hv(310nm)一,O。十OZO，+H2口-> 20H，而Glaze 等人则认为，031UV过程首先产生H202，然后H202在紫外光的照射下分解生成·OH.1目前这一工艺真实可靠的机理还有待进一步深入研究。 Prengle等人在实验中首先发现了03/UV系统可显著地加快有机物的降解速率。之后Glaze等人提出了03与UV之间的协同作用机理。臭氧在紫外光辐射下会分解产生活泼的轻基自由基，再由轻基自由基氧化有机物。因而它能氧化臭氧难以降解的有机物，如乙醛酸、丙二酸、乙酸等。其中紫外线起着促进污染物的分解，加快臭氧氧化的速度，缩短反应的时间的作用。此外，紫外线的辐射还能使有机物的键发生断裂而直接分解。研究证明03/UV比单独臭氧处理更有效，只有在酸性时，臭氧才是主要的氧化剂，中性及碱性时氧化是按自由基反应模式进行的，在03/UV , 03情形下，酚及TOC的去除率随pH值升高而升高，在一定的pH时，三种方法的处理效果为q/UV>03>UV o施银桃等以300 W高压汞灯为光源,研究了紫外光联合臭氧化、单纯臭氧氧化及单纯紫外光照处理400 mg/L的活性艳红K-2BP废水的可行性。结果表明:光催化臭氧化可加速有机物的矿化。在同样时间条件下,三者氧化能力由大至小为:UV/O3>单独O3>单独UV。光催化臭氧化染料过程中,TOC随反应时间的增大而逐渐减小,表明反应过程中有部分有机物逐渐矿化为无机物。TOC虽降低了,但最终TOC去除率仍大
高级氧化技术
高级氧化技术 高级氧化技术(AOPs)是基于羟基自由基(·OH)的特殊化学性质，化学活性高且氧化无选择性，可以促进有毒有害生物难有机物的氧化分解，最终矿化，达到污染物的无害化处置的氧化技术。其高氧化还原电位相对于常见的氧化剂，如表1-1所示[1]。高级氧化技术主要是基于一系列产生羟基自由基的物化过程。 Fenton(1894)发现Fe2+和H202发生化学反应产生·OH，·OH通过电子转移等途径可使水中的有机污染物矿化为二氧化碳和水[2]。Weiss(1935)得到了臭氧(03)在水体中可与氢氧根离子(OH-)反应生成羟基自由基(·OH )[3]，随后，Taube和Bray(l945)在实验中发现H2O2在水溶液中会离解成HO2-离子，诱发产生羟基自由基[4]。利用物理的方法，例如超声辐射(Ultrasonic Irradiation)、水力设备(阀、小孔(orifice)和文氏管(venturi)等)、电子束辐射(Electron Beam，EB)等，诱发产生羟基自由基(·OH)[5,6]。还有超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SWO)、湿式氧化(Wet Air Oxidation，WAO)或催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO)等[7]。20世纪70年代，Fujishima和Honda等发现光催化可产生·OH，从而揭开了光催化高级氧化技术研究的新领域[8]。最近，混合型高级氧化技术(Hybrid Advanced Oxidation Ploeesses，HAOPs)成为研究的热点，其结合各种高级氧化技术的优点，弥补不足之处，成为高效的面向实际工程应用发展的新型高级氧化技术。主要形式如下:超声/ H2O2 (或03)、03/ H2O2、超声光化学氧化(Sono- photochemical Oxidation)、光Fenton技术、催化高级氧化或结合生物氧化工艺、耦合氧化工艺，如SONIWO(SonoChemical Degradation followed by Wet Air Oxidation)等[9]。 1.1Fenton反应 芬顿反应(Fenton Reactions)是二价铁离子跟双氧水反应生成羟基自由基的过程。其中涉及到诸多单元反应，主要反应如下： 光芬顿反应(Photo-Fenton Reactions)是在波长小于400nm的紫外光照射下发生的复杂的光化学反应，其中包括了三价铁离子转化到二价铁离子的光化学反应，促使这个反应过程加速[10]：
高级氧化工艺优缺点的比较
高级氧化工艺优缺点的比较 常用的高级氧化Fenton氧化法，光催化氧化法，电催化氧化法，铁碳微电解氧化法等，现对这几种方案进行比较。 Fenton氧化法：Fenton（芬顿）试剂法是针对一些特别难降解的机有污染物如高COD，利用硫酸亚铁和双氧水的强氧化还原性，生成反应强氧化性的羟基自由基，与难降解的有机物生成自由基，最后有效的氧化分解(芬顿(Fenton)试剂反应机理)其化学反应机制如下： H 2O 2 +Fe2+→OH-+OH-+Fe3+→Fe(OH) 3 ↓ 随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐(C2O42-)等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大增强。从广义上说,Fenton法是利用催化剂、或光辐射、或电化学作用,通过H2O2产生羟基自由基(·OH)处理有机物的技术。 光催化氧化法：光化学氧化法包括光激发氧化法(如O3/UV)和光催化氧化法(如TiO2/UV)。光激发氧化法主要以O3、H202、O2和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生羟基自由基HO·。光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光(UV)的照射下产生HO·，两者都是通过HO·的强氧化作用对有机污染物进行处理。其中，氧化效果较好的是紫外光催化氧化法，它的作用原理是让有机化合物中的C-C、C-N键吸收紫外光的能量而断裂，使有机物逐渐降解，最后以CO2的形式离开体系。 电催化氧化法：电化学氧化法是指通过阳极表面上放电产生的羟基自由基HO·的氧化作用，HO·亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应，从而去除污染物。研究表明，在酸性介质和PbO2固定床电极反应器中，经过5h的降解，苯胺的去除率可达97%以上；在碱性介质中，苯胺和4-氯苯胺在Pb箔上的阳极氧化呈现出一级反应特征，在3h内，这类物质的去除率为99%，而且所有的中间产物也可被彻底氧化。含有卤代物和硝基化合物
高级氧化技术
高级氧化技术 在工业废水处理中的应用 唐 杰 张 辉 王 耀 (唐山师范学院化学系,河北唐山063000) 摘 要:介绍了高级氧化技术的原理、特点及其在工业废水处理中的应用,重点介绍了超临界氧化法与超声处理技术。高级氧化技术与其它廉价水处理技术的联合应用将是今后工业废水处理技术的发展方向之一。 关键词:工业废水处理;高级氧化技术;应用中图分类号:X783 文献标识码:A Application of the high oxidizing technique in industrial w aste w ater treatment T ANG Jie ,ZH ANG Hui ,WANG Yao (Department of Chemistry ,T angshan T eachers C ollege ,T angshan ,Hebei 063000) Abstract :The principle ,characteristics ,researching dev olopment and the application of the high oxidizing technique in industrial waste water treatment were reviewed .The super critical water oxidation technique and ultras onic treatment techniques especially were introduced .The integration of the high oxidation tech 2nique and other low cost water treatment techniques is the developing trend in the future.K ey words :industrial waste water treating technique ;high oxidizing technique ;application 工业废水成分复杂,多含有有毒、有害物质,难以转化。工业废水处理一直是水处理研究的热门领域,各种高新技术层出不穷。高级氧化技术具有处理效率高、对有毒有害污染物转化较彻底等优点,被广泛应用于难降解有机废水的预处理工艺中。但是高级氧化技术存在成本较高的问题,针对高浓度、多 组分、难降解的工业废水,一般首先采用高级氧化处理技术将难降解有机污染物转化为低毒、易生物降解的低分子有机物,而后再采用其它廉价水处理技术进行后续处理;或者在常规处理之后,采用高级氧化技术进行深度处理。这样既能满足实际需要,又能有效降低成本[1]。 收稿日期:2005-12-02 作者简介:唐 杰,女,(1972-),新疆石河子人,硕士,讲师,主要从事分析化学和环境化学教学与科研工作。新技术、新工艺 清洗世界 2006,22(4):18-21 Cleaning W orld