臭氧氧化
化学氧化臭氧氧化ppt课件
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
臭氧的物理化学特性
臭氧的毒性
高浓度臭氧为有毒气体, “臭氧中毒", 可能会使人死亡.
臭氧的毒性主要受浓度(c)和暴露时 间(t)的影响。
✓ 0.1~1ppm时，会出现头痛、咽干、 呼吸道刺激和眼灼痛；
✓ 当空气通过放电区域时，生成的臭 氧只占空气的0.6%-1.2%(体积).
✓ 应采用适当的冷却方式，及时排除 热量，提高臭氧浓度、降低电耗
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臭氧的制备
无声放电法
无声放电臭氧发生器
✓ 此法生产的臭氧浓度 在1%-3%;
✓ 85%-95%的电能转变 为热能, 电能利用率很 低, 运营费用较高.
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臭氧在环境领域的应用
臭氧氧化有机物的机理
直接反应机理—臭氧分子直接进攻有机物的反应
打开双键，发生加成反应
借助其偶极结构同有机物的不饱和键发生加
成反应,形成臭氧化中间产物,并进一步分解.
亲电反应
R1C=CR2+O3 → R1GCOOH+R2C=O G代表-OH、-OCH3、 -OCOCH3
臭氧分子的共振三角形结 构表明，它可以作为偶极 试剂、亲电试剂和亲核试 剂,与有机物形成三类反应
0.0136 0.23-0.3 0.26-0.3
臭氧的氧化原理
臭氧的氧化原理
臭氧的氧化原理是指臭氧分子在接触到其他物质时，可以释放出氧原子（O），从而引发氧化反应。
这种氧化反应可以通过
多个步骤进行，具体取决于臭氧与物质的性质以及环境条件。
一种常见的氧化原理是臭氧对有机物的氧化。
有机物通常含有碳-碳和碳-氢键，而臭氧分子中含有高能态的氧原子。
当臭氧
与有机物接触并反应时，臭氧分解为自由氧原子。
自由氧原子具有很高的氧化能力，能够与有机物中的碳-碳和碳-氢键发生
反应，形成碳-氧和碳-氧-氧的键。
这些氧化反应导致有机物的分解，并生成一系列氧化产物和化学物质。
另一种典型的臭氧氧化原理是臭氧与金属离子的氧化反应。
金属离子可以作为氧化剂参与臭氧的反应过程。
当臭氧与金属离子接触时，该氧化剂从臭氧中获取氧原子，从而氧化物质。
这种氧化反应可以导致金属离子的还原和溶解，形成溶解物质和氧化产物。
这种臭氧与金属离子的氧化反应在水处理和废水处理等领域中被广泛应用。
除了以上两种典型的氧化原理外，臭氧的氧化还可以涉及其他不同的反应机制和物质。
在大气中，臭氧可以与氮氧化物反应，形成臭氧和氮含物之间的氧化状态。
这种氧化反应在大气中导致了空气污染和臭氧层的破坏。
此外，臭氧还可以通过与其他有机物和无机物的反应，参与氧化反应的过程。
总之，臭氧的氧化原理是其分子中的氧原子与其他物质发生反
应，引发氧化反应的过程。
这种氧化反应在有机物分解、金属离子溶解以及大气污染等领域具有重要的作用。
臭氧氧化工艺
用臭氧作氧化剂对废水进行净化和消毒处理的方法。
臭氧具有很强的氧化能力，因此在环境保护和化工等方面被广泛应用。
用臭氧氧化处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。
主要的工艺设施由臭氧发生器和气水接触设备组成。
臭氧氧化法主要用于水的消毒、去除水中酚、氰等污染物质，水的脱色、除去水中铁、锰等金属离子，除异味和臭味。
简史1783年M.范马伦发现臭氧；1886年法国的M.梅里唐发现臭氧有杀菌性能；1891年德国的西门子和哈尔斯克用放电原理制成臭氧发生装置；1908年在法国尼斯分别建造了用臭氧消毒自来水的试验装置。
50年代臭氧氧化法开始用于城市污水和工业废水处理；70年代臭氧氧化法和活性炭等处理技术相结合，成为污水高级处理和饮用水除去化学污染物的主要手段之一。
工艺设施用臭氧氧化法处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。
臭氧是一种不稳定、易分解的强氧化剂，因此要现场制造。
臭氧氧化法水处理的工艺设施主要由臭氧发生器和气水接触设备组成。
大规模生产臭氧的唯一方法是无声放电法。
制造臭氧的原料气是空气或氧气。
原料气必须经过除油、除湿、除尘等净化处理，否则会影响臭氧产率和设备的正常使用。
用空气制成臭氧的浓度一般为10～20毫克/升；用氧气制成臭氧的浓度为20～40毫克/升。
这种含有1～4%(重量比)臭氧的空气或氧气就是水处理时所使用的臭氧化气。
臭氧发生器所产生的臭氧，通过气水接触设备扩散于待处理水中，通常是采用微孔扩散器、鼓泡塔或喷射器、涡轮混合器等。
臭氧的利用率要力求达到90%以上，剩余臭氧随尾气外排，为避免污染空气，尾气可用活性炭或霍加拉特剂催化分解，也可用催化燃烧法使臭氧分解。
优缺点:臭氧氧化法的主要优点是反应迅速，流程简单，没有二次污染问题。
但目前生产臭氧的电耗仍然较高，每公斤臭氧约耗电20～35度，需要继续改进生产，降低电耗。
同时需要加强对气水接触方式和接触设备的研究，提高臭氧的利用率。
用途臭氧氧化法主要用于：①水的消毒：臭氧是一种广谱速效杀菌剂，对各种致病菌及抵抗力较强的芽孢、病毒等都有比氯更好的杀灭效果。
臭氧高级氧化
臭氧高级氧化随着人类社会的发展和工业化的进程，环境污染问题愈发严重。
其中，空气污染是我们面临的一大挑战。
为了解决这一问题，科学家们不断尝试各种方法。
而臭氧高级氧化技术就是其中一种非常有效的治理方法。
臭氧高级氧化是一种利用臭氧气体进行氧化反应的技术。
臭氧气体在分子中含有三个氧原子，因此具有非常强的氧化性。
当臭氧气体与污染物接触时，会发生氧化反应并将其分解成无害的物质。
这种技术可以有效地去除空气中的有机污染物、挥发性有机物和臭味等。
臭氧高级氧化技术的原理比较简单，但是实现起来却需要一定的技术和设备支持。
一般来说，臭氧高级氧化技术需要使用臭氧发生器、反应器、催化剂等设备。
其中，臭氧发生器是臭氧高级氧化技术的核心设备，它可以将氧气转化为臭氧气体。
反应器则是用来将臭氧与污染物接触并发生氧化反应的设备。
而催化剂则可以加速反应速度，提高臭氧高级氧化技术的效率。
臭氧高级氧化技术具有很多优点。
首先，它可以高效地去除空气中的污染物，达到净化空气的目的。
其次，臭氧高级氧化技术可以对多种污染物进行处理，包括有机污染物、挥发性有机物和臭味等。
此外，臭氧高级氧化技术的反应产物通常是无害的物质，对环境和人体都没有危害。
虽然臭氧高级氧化技术有很多优点，但是它也存在一些局限性。
首先，臭氧高级氧化技术需要一定的技术和设备支持，成本较高。
其次，臭氧高级氧化技术只能去除空气中的污染物，无法解决其他环境问题。
此外，臭氧高级氧化技术也存在一定的安全风险，因为臭氧气体具有一定的毒性。
尽管臭氧高级氧化技术存在一些局限性，但是它仍然是一种非常有效的治理方法。
在未来，随着环境污染问题的不断加剧，臭氧高级氧化技术将会得到更广泛的应用。
我们相信，在科学家们的不断努力下，臭氧高级氧化技术一定会变得更加完善和成熟，为我们创造更加美好的环境。
臭氧氧化工艺的优点和缺点
臭氧氧化工艺的优点和缺点
臭氧氧化工艺是一种高效的水处理技术，具有以下优点：
1.高效去除污染物：臭氧氧化能够快速分解水中的有机物和微生物，使其变成无害的物质，提高水质。
2.广泛适用性：臭氧氧化工艺适用于不同的水源和水质，能够去除各种难降解的有机物和微生物，适用范围广。
3.操作简便：臭氧氧化工艺的操作简单，能够自动化运行，可与其他水处理设备组合使用。
4.副产物少：臭氧氧化工艺不会产生大量废弃物，对环境的影响小。
但是，臭氧氧化工艺也存在一些缺点：
1.能耗高：臭氧氧化需要消耗大量电能来产生臭氧，臭氧的制造一般需要用冷凝气体或电极腐蚀产生，因此能耗较高。
2.设备成本高：臭氧发生器的成本较高，设备大且复杂，需要定期进行检修和维护。
3.需要使用化学品：臭氧氧化需要使用臭氧和其他化学品，如氧化剂、酸、碱等，处理后碳九和臭氧的储存、转移、安全也需要注意。
4.具有一定的风险：使用臭氧氧化工艺存在一定的安全风险，如臭氧泄漏和爆炸等问题。
臭氧高级氧化技术原理
臭氧高级氧化技术原理
臭氧高级氧化技术是一种常用于水处理和空气净化的方法。
其原理是利用臭氧分解有机物质，将其转化为无害的物质。
一、臭氧的生成
臭氧是一种强氧化剂，可以通过电晕放电、紫外线辐射等方法产生。
在水处理中，通常采用电晕放电法来生成臭氧，即利用高电压电场将空气中的氧分子转化为臭氧。
二、臭氧的反应机理
臭氧高级氧化技术的反应机理可以分为三步：
1. 臭氧的分解
臭氧分子在水中会分解成氧气和单质氧，单质氧是一种非常活泼的物质，可以与水中的有机物质反应。
2. 有机物质的氧化
单质氧与水中的有机物质反应，会产生一系列的氧化产物，如羧酸、醛、酮等。
3. 氧化产物的降解
氧化产物会进一步分解成更小的分子，最终转化为无害的物质，如二氧化碳、水等。
三、臭氧高级氧化技术的应用
臭氧高级氧化技术广泛应用于水处理和空气净化领域。
在水处理中，臭氧高级氧化技术可以有效去除水中的有机物质、异味、色度等污染物，提高水质。
在空气净化中，臭氧高级氧化技术可以去除空气中的有害气体、异味等，提高空气质量。
总之，臭氧高级氧化技术是一种高效、环保的处理技术，可以有效去除水中和空气中的污染物，保障人们的健康和生活质量。
臭氧氧化高级氧化工艺
臭氧氧化高级氧化工艺
臭氧氧化是一种对多种有毒物质进行处理的高效氧化形式，它可以有效改善水质，降低污染物排放量。
臭氧氧化不仅能够去除水中的有机物和无机物，而且还能有效消除水中有害细菌和病原体，从而增强水的质量。
臭氧氧化高级氧化工艺（AOP）是最新的处理污染水的技术之一，它将臭氧氧化和先进的化学离子反应技术相结合，将水中有机物质，无机物质，微生物和病原体等污染物完全去除，使污泥不受污染，产水可以重新用于再生水系统。
臭氧氧化高级氧化工艺可以有效地去除水中的有机物质，无机物质，微生物和病原体。
它具有小体积，经济高效，操作简单等特点，可以简单快捷地完成水的清洁。
首先，臭氧氧化高级氧化工艺将水中的污染物进行氧化处理，使水污染物的毒性降低，从而提高水的质量。
其次，臭氧氧化高级氧化工艺以化学反应去除水中有毒有害物质，如铬、铅、氰化物等，从而获得干净的水，除去有毒物质，保护环境。
最后，臭氧氧化高级氧化工艺可以有效降低水中有毒物质的度，减少污染物排放量，保护环境，减少污染物给人体的不良影响，为人类的生活、健康带来更多的可观的益处。
总之，臭氧氧化高级氧化工艺不仅具有经济效益，投资少，工艺简单，效果明显，而且可以有效减少水中有毒有害物质的排放量，使水质得到极大地改善，从而更好地保护环境和人类健康。
因此，臭氧
氧化高级氧化技术应该得到广泛应用，才能更好地保护环境和人类健康。
臭氧氧化高级氧化工艺以有效、快捷、经济的方式改善水质，有助于实现可持续发展，减少污染源，同时促进水质的恢复。
臭氧氧化高级氧化技术的应用将使人们能更好地保护环境，更好地促进社会健康发展。
臭氧氧化法的主要性质和特点
臭氧氧化法的主要性质和特点
⑴臭氧的特性
臭氧是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。
在理想的反应条件下，臭氧可以把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。
臭氧的性质主要有：
①不稳定性;②溶解性;③毒性;④氧化性;⑤腐蚀性。
⑵臭氧氧化的接触反应装置
废水的臭氧处理是在接触反应器中进行，为了使臭氧与水中充分反应，应尽可能使臭氧化空气在水中形成微小气泡，并采用气液两相逆流操作，以强化传质过程。
常用的臭氧化空气投加设备有多孔扩散器、乳化搅拌器、射流器等。
⑶臭氧处理工艺设计
设计内容主要有两方面：一是臭氧发生器型号和台数的确定，确定的依据是臭氧投加量，臭氧化空气中臭氧的浓度和臭氧发生器工作的压力，二是臭氧布气装置和接触反应池容积的确定，确定的依据是布气装置性能和接触反应时间，一般为5～10分钟。
⑷臭氧氧化法的优缺点
优点：氧化能力强，对脱色、除臭、杀菌、去除有机物和无机物等效果，无二次污染，制备臭氧只用空气和电能，操作管理方便。
缺点：投资大，运行费用高。
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（4）臭氧/活性炭 协同降解有机物处理技术
超声强化臭氧氧化技术应用
用超声和臭氧联用来研究天然有机污染物 腐殖酸的氧化动力学。当臭氧流量为lmg/min，超 声频率为20kHz、声源输出功率50W的条件下，腐 殖酸的浓度为10mg/L时，60min后TOC的去除率为 91%，溶液中87%的碳转换成CO2。
当单独使用臭氧时，TOC的去除率仅为 40%，有机碳矿化率为28%
（4）有机物浓度和结构
有机物浓度
被处理水溶液中有机物的浓度较高时，它们
与臭氧反应的化学势很高，一旦它与臭氧接
触便可发生化学反应
有机物结构 大分子长链有机物其不一定能够氧化。
（5）气态O3的投加方式 O3的投加方式通常在混合反应器中进行， 混合反应器的作用有二：（1）促进气、
水扩散混合；（2）使气、水充分接触，
臭氧氧化新技术--臭氧 处理单元自身的改进
特点 促使臭氧分解产生比 臭氧活性更高，且几乎无选择 性的各类自由基（主要是羟基 自由基） 高级氧化技术（AOP） 产生 高活性的羟基自由基（· OH）
几种臭氧处理单元自身的改进
（1）Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术
（2）Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术 （3）O3/H2O2/UV （4）臭氧/活性炭协同降解有机 物处理技术 （5）超声强化臭氧氧化技术
美国、法国,瑞典、前苏联、意大利、日本等都有 臭氧和生物活性炭联合使用的水处理厂。 北京田村山水厂、九江炼油厂生活水厂等是该技 术在我国最具有代表性的应用。
工艺特点：
该工艺中臭氧的作用有两个方面．其一是直接将部分 能被其氧化成无害物质的污染物去除．其二是将大分子有 机物分解成可为生物降解的小 分子有机物，同时利用臭
（5）超声强化臭氧氧化技术
超声波通过超声空化作用强化臭氧氧 化能力,提高臭氧利用率。超声空化作用 原理是当有一定功率的超声波辐射水溶液 时,水中的微小泡核在超声负压和正压的 作用下急速膨胀和压缩、破裂和崩溃。由 于该过程发生在纳米级到微米级的范围内, 气泡内的气体受压后急剧升温,可达到 5000Ｋ。高温将气泡内的气液界面的介质 裂解产生强氧化性的自由基。
迅速反应。
设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中
的扩散速度与污染物的反应速度
催化剂 碱催化臭氧氧化 如O3/H2O2，它们 是通过OH-来催化产生· OH而对有机 物进行降解 光催化臭氧氧化 如O3/UV、 O3/H2O2/UV 多相催化臭氧氧化 如O3/固体催化剂 （如活性炭、金属及其氧化物）
二、臭氧的反应机理：
臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧 分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性， 臭氧分解产生的新生态氧原子，在水中形成具 有强氧化作用的羟基自由基· OH，它们的高度活 性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物结 构等等，其副产物无毒，基本无二次污染，有 着许多别的氧化剂无法比拟的优点，不仅可以 消毒杀菌，还可以氧化分解水中污染物。
在每升含有臭氧的水中悬浮几毫克的活性炭或炭黑，在 水相中会引发链反应，并加速臭氧转化为羟基自由基，由 此导致了类似于O3/H2O2或O3/UV的高级氧化过程 。
与单独的臭氧作用相比，臭氧/活性炭技术对有机物的降 解速率更快；但活性炭对有机物臭氧化影响作用与有机物 种类有关，对与臭氧反应速率越小的有机物其作用越显著， 例如臭氧/活性炭对乙酸钠的降解速率是单独臭氧化降解 速率的5倍，而对苯甲酸、对氯苯甲酸的臭氧化速率与单 独臭氧化比较提高不到1倍。
氧分解后产生的氧使水的溶解氧充足，从而为后续活性炭 处理中的生 物降解提供必要的条件．而生物活性炭主要 起着 吸附和生物降解有机物、同时破坏水中残余臭氧 的 作用．故就其处理对象而言，臭氧氧化的是大分 子疏水 性有机物、活性炭吸附的主要对象是中间 分子量的有机 物，微生物是去除小分子的亲水性 有机物，三者相互补 充，提高了去除的效果．
臭氧的消毒杀菌作用：
臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶， 使细菌灭活死亡。 直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器 和DNA，RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏， 导致细菌死亡。 透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜 的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透 性畸变而溶解死亡。
废水处理：
臭氧可用来去除COD、BOD，并破 坏有害的化学物 。 已用于炼油废水中酚类化合物的去 除、电镀含氰废水处理、含染料废 水的脱色、洗涤剂的氧化、照片洗 印漂洗、氰化铁废液的回收与再利 用等
臭氧氧化性能的影响因素
1>溶液pH 2>搅拌速度 3>溶液温度 4>有机物浓度和结构 5>气体O3 的投加方式 6>臭氧化混合气进气量 7>催化剂
高级氧化技术
——臭氧氧化技术
（Technology of Ozone Oxidation) 制作人：赵世督
一、臭氧概述
臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺激 性气味的浅蓝色气体。臭氧具有极强的氧化性能， 在碱性溶液中拥有2.07V的氧化电位，其氧化能 力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧的强 氧化性，且在水中可短时间内自行分解，没有二 次污染，是理想的绿色氧化药剂。 因此，臭氧氧化方法已逐渐发展成为一 种高级氧化技术，在水处理领域中臭氧技术已在 许多方面得到了应用。臭氧应用于水处理过程中 其作用主要是除臭、脱色、杀菌和去除有机物。
（3）O3/H2O2/UV
基 在紫外光的照射下，能够迅速产生羟基自由 (· OH),· OH的产生机理如下:
O3/H2O2/UV －－应用
既可用于水处理的全程处理也可用于与其它工艺结合的预 处理或净化步骤，在处理多种工业废水和受污染地下水等 方面得到应用； 可以氧化多种农药，如PCP, DDT.，TNT,卤代(CHC13,PCE 等)，硝基苯，苯磺酸等
碱性条件下的污染物去除率高于酸性 条件
（2）搅拌速度
提高搅拌速度能使气液混合均匀，减小
液膜阻力，增大气液比表面积，强化气 液传质效果，有助于气液的接触和反应。
但当搅拌强度增大到一定程度后，其对 气体的分散效果和对有机物的去除效果 的作用将趋于平缓。
（3）溶液温度
提高反应溶液温度将使反应的活化能降 低，有利于提高化学反应速率。但是，随 温度的升高，臭氧其分解将加速，溶解度 降低，从而降低了液相中臭氧的浓度，减 缓化学反应速度。同时，由于臭氧氧化有 机物的反应是一个连串反应，在降解有机 物的同时也要对其氧化中间产物进行深度 氧化，消耗液相中的臭氧，减缓目标有机 物的降解速率。为与工业实际废水相接近， 实验选择温度范围为3～30度。
（1）溶液pH
臭氧本身的氧化能力与pH 值有关，臭氧在 水中的分解速度随着pH 值的提高而加快 。 在pH<4时，臭氧在水溶液中的分解可以忽略 不计，其反应主要时溶解臭氧分子同被处理水溶 液中还原性物质的直接反应；
在pH>4时，臭氧的分解便不可忽略；pH更高
时，则臭氧主要是在OH-的催化作用下，经一系 列链式反应分解成具有高反应活性的自由基而对
臭氧氧化新技术－－臭氧与其 他常规水处理单元结合
特点 是利用预臭氧化带来的一 些有利条件，结合常规的水处理 工艺，从而达到事半功倍的目的 组合形式 O3－活性污泥、O3－ 活性炭吸附、O3－絮凝－膜处理、 O3－絮凝－O3、O3－气浮（吹 脱）、O3－生物活性炭、O3－膜 处理
臭氧/生物活性炭技术
臭氧在水中可能引起的反应
（间接反应）
直接反应：污染物+ O3→产物或中间物 有选择性，速度慢； 间接反应：污染物+ HO·→产物或中间物 无选择性，HO· （E0=2.8V）电位高， 反应能力强，速度快，可引发链反应， 使许多有机物彻底降解。
臭氧在水处理中的应用
一 饮用水处理： 臭氧预处理，在常规净水工艺前增设 臭氧工艺; 臭氧-生物活性炭处理，O3与颗粒活性 炭结合，在常规净水工艺后，对水作 深度处理，以除去各种有机物和色、 嗅、味等; 臭氧消毒，用以代替氯对水进行消毒。
还原性物质进行非选择性氧化降解。
如果pH值提高一个单位臭氧分解大约快3倍
污水中有机物或无机物的物理化学性质
与pH值有密切关系；
臭氧吸收率与pH值有一定关系；
pH 值在整个臭氧氧化过程中的变化，主
要是在中性或碱性条件下pH值会随着氧化 过程而呈下降趋势，其原因是有机物氧化 成小分子有机酸或醛之类物质
谢谢观赏！ Thanks!