高级氧化技术_催化臭氧化研究进展

合集下载

高级氧化技术——催化臭氧化研究进展

高级氧化技术——催化臭氧化研究进展

(. 西 大 学 4 ,4 _ 学院 教授 , 3广 L) Br -  ̄ _ 广西 南宁 50{) 30_ ) } (. 州 大 学 化 学化工学院 教授 , 东 广 州 500) 4广 广 106
【 要 】作为高级氧化牲术之中 摘 的一个分支, 催化臭氧化处理废水技术逐渐成为研究的热门 领
(. e s ya dC e cl n ier gCol eO u n Z o ie i , u n z o 4Ch mir n h mia E gn e n l g r ag h uUnv rt G ag h u, t i e G sy
Gu n d n 0 6 a g o g 5 0 ) 1 0
维普资讯
第 2巷 第 5 7 期

玉林师范学院学报 ( 自然科学 )
----- ------ _.... .。 .
— 一
V 17 o. 02 N 5



20 0 6年

J UR L OF UIN "A H R OL E ( aua c n e O NA Y I C E S C GE I E L N t l j c) r S e
o ci e g ou ss h a ・ H a c 1 te s n il ,i sr ltd t he p i i l fc os ̄ fa tv r p uc s O rdia Bu se tal twa eae o t rncp e o ho i g y l
( . I Su e t e sT a d Ch mia E gn ei gColg fGu n x 2/ A td n , mit n e cl n ie r l eo a g i V Ch t n e
Unv rt, n ig Gu n x 5 0 0 i sy Nann , a g i 3 0 4) ei (.rf sr Chmir n ef a E gn eigC lg f a g i 3Poe o, e s ya dChn cl n ier ol eo n x s t i n e Gu Unv rt, n ig Gu n x 5 0 0 ) iesy Nann , a g i 3 0 4 i

MNMR催化臭氧高级氧化系统技术说明-含与其它技术的比较WORD版2019

MNMR催化臭氧高级氧化系统技术说明-含与其它技术的比较WORD版2019

臭氧高级氧化是水处理技术中去除有机污染物的一种重要方法,能将很多有机物降解并改善其生物降解性能。

在不需要调整废水pH值情况,以催化铁为催化剂,能够促进O3分解产生羟基自由基,从而强化臭氧的氧化能力。

可以提高臭氧的利用效率、氧化速度和氧化能力,并提高了污染物的去除率。

臭氧具有强氧化性,臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性,在碱性溶液中拥有2.07V的氧化电位,其不仅可以消毒杀菌,还可以氧化分解水中污染物,但对污染物具有选择性且速度慢。

但臭氧在中性环境下,在催化铁的催化作用下,在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基·OH,HO·(E0=2.8V)电位高,针对污染物反应能力强、速度快、可引发链反应,使许多有机物彻底降解。

废水的可生化性,利于二次生化。

达到降低COD、提高可生化性、脱色等;深度处理:用于生化出水的深度处理,强化降解剩余COD,实现矿化,达成废水提标排放或回用。

实现降低COD、提高可生化性杀菌、消毒、脱色、除异味等。

气/氧气)、在线臭氧分析仪(气相)、臭氧尾气破坏器、催化中心反应器、催化剂、水泵、气态臭氧质量浓度仪(BMT964)、气态臭氧质量流量计(E+H/AT70F)、水中臭氧浓度仪(W&T/OZ7)、臭氧微孔曝气装置,石英砂过滤器等。

以上系统配置,可根据实际情况增减子单元。

五、本催化臭氧高级氧化系统优势6.1 系统操作参数《室外排水设计规范》(GB50014-2006)七、相关比较八、工程案例展示(1)深圳光明污水处理厂-华星光电3.8万吨电子废水预处理(2)上海巴斯夫5000吨混合化工废水提标(3)靖江帝斯曼4000吨制药废水提标(4)福田集团盐城福汇纺织12000吨印染废水提标-去苯胺及脱色(5)绍兴污水处理厂高级氧化处理工程(中试规模100吨/天)(6)江西天新药业高级氧化处理工程(中试规模100吨/天)(7)宣伟涂料(南通)废水站高级氧化预处理工程。

废液处理中的高级氧化技术研究进展及应用实践

废液处理中的高级氧化技术研究进展及应用实践

废液处理中的高级氧化技术研究进展及应用实践引言:废液处理是当前环境保护领域的重要课题之一,废液通常含有大量的有机物、重金属以及其他有害物质,对环境和人类健康造成严重威胁。

高级氧化技术被广泛应用于废液处理中,具有高效、可控、环境友好等优点。

本文将就废液处理中的高级氧化技术研究进展及应用实践进行探讨。

一、高级氧化技术简介高级氧化技术是一组基于氧化剂的化学过程,可通过产生强氧化性自由基对有机物进行氧化降解。

常用的高级氧化技术包括臭氧氧化、紫外光解技术、过氧化氢氧化、电化学氧化等。

这些技术能够有效降解有机污染物,并在环境中生成较为稳定的无毒产物。

二、高级氧化技术研究进展1. 臭氧氧化技术臭氧氧化技术是一种常见的高级氧化技术,通过臭氧的强氧化性实现对废液中有机物的降解。

近年来,前沿研究主要集中在提高臭氧生成效率、臭氧反应器的设计优化以及臭氧与其他氧化剂的协同作用等方面。

进一步研究发现,调节臭氧生成与反应器设计可以有效提高效率和经济性。

2. 紫外光解技术紫外光解技术是利用紫外光的辐射产生的自由基进行氧化降解。

研究表明,合理选择紫外辐射波长和光源功率可以显著提高反应速率。

此外,开展了对光催化和光光催化的深入研究,提高了紫外光解技术的效率和降解效果。

3. 过氧化氢氧化技术过氧化氢氧化技术是指通过过氧化氢进行氧化降解有机物。

近年来,研究人员主要关注的是寻找高效催化剂和反应条件的优化。

高效催化剂的应用可以加速过氧化氢的分解和生成氢氧自由基的速率,从而提高废液处理的效率。

4. 电化学氧化技术电化学氧化技术运用电流作为氧化剂直接氧化有机物。

研究证明,电极催化剂的开发以及运行参数的优化对电化学氧化技术的效果具有重要意义。

此外,采用电化学氧化与其他高级氧化技术相结合或与其他技术协同作用,能够进一步提高处理效率。

三、高级氧化技术的应用实践高级氧化技术在废液处理中的应用实践日益广泛。

以下是几个应用实践案例的介绍:1. 废水处理厂中的高级氧化技术废水处理厂面临着处理大量有机物和污染物的挑战。

非均相催化臭氧氧化作用机理研究进展

非均相催化臭氧氧化作用机理研究进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期非均相催化臭氧氧化作用机理研究进展高雨飞1,鲁金凤1,2,3(1 南开大学环境科学与工程学院,天津 300350;2 南开大学天津市跨介质复合污染环境治理技术重点实验室,天津 300350;3 南开大学环境污染过程与基准教育部重点实验室,天津 300350)摘要:高级氧化技术作为治理难降解污染物、污水提标改造的有效处理技术发展迅速。

非均相催化臭氧氧化因氧化效率高、使用便捷等优势受到广泛关注。

当前研究主要集中于对高效催化剂制备及其降解效能方面,而对非均相催化臭氧氧化机理方面的探索和总结尚不完善。

本文根据非均相催化剂类型差异系统综述了催化臭氧氧化体系中重要的吸附作用机理以及催化氧化作用机理,讨论了金属氧化物材料的表面羟基、路易斯活性位点、氧化还原电偶,非金属材料的电子来源差异、表面官能团,复合材料的复合特性对臭氧的吸附与活性氧物种产生的影响。

同时总结了非均相催化氧化过程中活性氧物种之间的产生、转化与鉴定以及详细的羟基自由基和超氧自由基的相互转化过程,为后续发展非均相催化臭氧氧化技术提供参考。

关键词:非均相催化臭氧氧化;氧化还原电偶;电子来源;活性氧物种中图分类号:X-1 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)S1-0430-09Mechanism of heterogeneous catalytic ozone oxidation:A reviewGAO Yufei 1,LU Jinfeng 1,2,3(1 College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China; 2 Tianjin Key Laboratory of Environmental Technology for Complex Trans-Media Pollution, Nankai University, Tianjin 300350, China; 3 KeyLaboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Nankai University,Tianjin 300350, China)Abstract: Advanced oxidation has developed rapidly as an effective technology for the treatment ofrefractory pollutants and sewage upgrading. Heterogeneous catalytic ozone oxidation has attracted wideattention due to its advantages of high oxidation efficiency and convenient use. The current research mainly focuses on the preparation of highly efficient catalyst and its degradation efficiency, while theexploration and summary of the mechanism of heterogeneous catalytic ozone oxidation are not perfect. In this paper, the important adsorption mechanism and the catalytic oxidation mechanism in the catalyticozone oxidation system were summarized according to the type difference of heterogeneous catalysts. The effects of surface hydroxyl group, Lewis active site and redox coupling of metal oxide materials, electronic source differences and surface functional groups of non-metallic materials, and composite characteristics of composite materials on the adsorption of ozone and reactive oxygen species production were discussed.At the same time, the generation, transformation and identification among reactive oxygen species and the综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0507收稿日期:2023-04-03;修改稿日期:2023-05-10。

高级氧化技术研究现状及其发展趋势

高级氧化技术研究现状及其发展趋势

高级氧化技术研究现状及其发展趋势
高级氧化技术是指利用活性氧化剂(如臭氧、过氧化氢等)或光催化剂(如二氧化钛、氧化锌等)在一定条件下进行氧化反应,以去除有机物和无机污染物的技术。

目前,高级氧化技术已经广泛应用于水处理、大气净化、土壤修复等领域。

未来,高级氧化技术的发展趋势主要包括以下方面:
1. 提高反应效率和反应速率。

2. 减少反应条件对环境的影响。

3. 开发更具选择性的催化剂。

4. 发展能够适应不同类型污染物的高级氧化技术。

5. 将高级氧化技术与其他污染治理技术相结合,形成更加有效的综合治理方案。

6. 探索高级氧化技术在新能源、化工、材料、生物医药等领域的应用。

高级氧化技术是一种能够通过产生高活性自由基或者过氧化物等强氧化剂进行水处理和空气净化的方法。

目前,高级氧化技术已经被广泛应用于各个领域,包括饮用水、工业废水、土壤修复、空气净化等。

随着科学技术的不断发展,高级氧化技术也在不断创新和改进。

其中,一些主要的研究方向包括:(1)多相催化剂的设计与制备;(2)光催化技术的发展以及其在高级氧化反应中的应用;(3)电化学氧化技术的研究与发展;(4)高级氧化技术与其他技术的联合应用等。

未来,高级氧化技术将继续得到广泛应用,并且在环境治理领域中扮演着越来越重要的角色。

研究人员将继续探索如何提高高级氧化技术的效率和稳定性,降低成本,并且将该技术与其他技术相结合,以实现更加高效的环境治理。

高级氧化技术的研究进展

高级氧化技术的研究进展
臭氧氧化法作为 有 效 的 深 度 处 理 技 术,能 进 一 步 去 除 有 机 物,满足日益严格的出水排放标准。但也面临着一些问题: ①O3 反应的机理目前尚不明确; ②O3 产生率低,耗能大,开发高效低
能耗的臭氧发生装置成为当前要解决的关键问题; ③在水中溶 解度较低,如何有效地使 O3 溶于水,提高 O3 利用效率已经成为 该技术研究的重点; ④研究 O3 与其它技术的联合使用,并能够 研制出催化效果好、寿命长、重复利用率高的催化剂。
·36·
广州化工
2011 年 39 卷第 14 期
高级氧化技术的研究进展
张 婷1,2
( 1 中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116; 2 江苏省资源环境信息工程重点实验室, 江苏 徐州 221116)
摘 要: 高级氧化技术是目前备受关注的新兴技术,特别是应用于难生物降解的有机废水。概述了高级氧化技术的原理和特
就目前来说,Fenton 法今后的研究方向: 一是深入对单一和 组合 Fenton 工艺的机理研究; 二是开发性能良好的催化剂; 三是 致力于如何降低处理成本,提高处理效率和普适性的研究。
2. 2 臭氧类氧化法
臭氧是一种氧化性很强的氧化剂,氧化还原电位为 2. 07 V, 能够氧化各种的有机物。但是,臭氧的化学性质极不稳定,在空 气和水中会慢慢分解成氧气,尤其在非纯水中,分解速度以分钟 计算[8],并且臭氧氧化有强选择性及分解有机物不彻底。为此, 臭氧的相关组合技术得到不断发展。
胡大芬等[9]进行了臭氧氧化结合氨水吸收的烟气脱硫脱氮 的研究。研究发现,用 氨 水 溶 液 吸 收 法 脱 除 烟 气 中 被 臭 氧 氧 化 的 SOΧ 、NOΧ ,二者的脱除率几乎达到 100% ,而且能在一定程度 上吸收 CO2 ,说明臭氧氧化结合氨水吸收同时脱氮脱硫是可行 的。

水处理多相催化臭氧氧化技术研究现状

水处理多相催化臭氧氧化技术研究现状

水处理多相催化臭氧氧化技术研究现状臭氧化系统中,催化剂(固体)与反应溶液处于不同相,反应在固-液相界面进行的氧化方法称为多相催化臭氧氧化法。

近年来,多相催化臭氧氧化技术已经成为去除水中高稳定性、难降解有机污染物的关键技术之一。

利用固体催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反应历程,从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。

1 氧化效能研究对于多相催化臭氧氧化技术,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。

在多相催化臭氧氧化技术中涉及的催化剂主要包括负载型过渡金属催化剂、(负载型)过渡金属氧化物催化剂以及具有较大比表面积的孔材料。

按照催化剂的不同,将多相催化臭氧氧化技术氧化效能的研究现状进行总结,结果见表1。

尽管研究者对多相催化臭氧氧化技术降解有机污染物已经进行了大量研究,但大多数是以蒸馏水作为本底,主要集中在对有机物的分解效率、矿化度(TOC去除率)、可生化性变化(BDOC)、三卤甲烷生成势(THMFP)等水质指标的考察。

2 实际应用效能研究多相催化臭氧氧化技术的大量研究工作是以蒸馏水作为本底,侧重于考察固体催化剂的催化活性。

作为一种新型水处理技术,多相催化臭氧氧化技术在实际水处理工程中的应用仍处于起步阶段;为提供实际应用基础试验数据,近年来研究者对应用多相催化臭氧氧化技术处理实际水体中有机污染物的效能进行了考察,其中对饮用水水源和污水中有机污染物的处理效果均有所涉及。

2000年,Gracia等利用TiO2/Al2O3催化臭氧氧化技术降解西班牙Ebro河水中的有机污染物(预处理去除悬浮颗粒物,初始TOC质量浓度=4.46mg/L;UV254=0.067)。

研究发现,催化剂的存在提高了TOC的去除率;多相催化臭氧氧化后用氯消毒,其副产物少于臭氧氧化后用氯消毒;多相催化臭氧氧化过程对有机污染的去除存在最佳臭氧投量。

Li等研究了AC/O3多相催化臭氧氧化与生物活性炭技术(AC/O3/BAC)联用去除密云水库中难降解有机物的效能。

高级氧化技术臭氧研究

高级氧化技术臭氧研究

H2S 富马酸
CL苯酚
3×109 ~105 >104 ~103
NH3 硝基苯 HOCN 乙酸
~5 0.09 <10-2 <3×10-3
随着人们不断深入研究臭氧的氧化机理,初步总结出臭氧对各类有机物的 臭氧化反应速率的氧化顺序:链烷基<醛<醇<多环芳香烃<酚<胺<链烯烃。
有机物中存在推电子基团会加快臭氧化反应速率,若存在吸电子基团就会 减弱臭氧对有机物的反应活性。
(3)臭氧降解有机物上机理体系还没完全形 成,我们还有很大空间改进。
谢谢观看
HO
•2+
O3

O
• 3
+
HO
• 2
HO
• 2
+
OH-→
O
• 2
+H2O
O3 +
O
• 2

O
• 3
+O2
O
• 3
+
H2O→
O
• 3
+O2+
OH-
O
• 3
+OH• →
O
• 2
+HO2
O
• 3
+ OH•

O3
+OH-
OH•+ O3

HO
• 2
+O2
臭氧技术在水处理中应用简介
臭氧技术缺点有: (1) 臭氧技术的操作费用比较高。

HO
• 2

O
• 2
;
b 水中的杂质M会引发臭氧
分解从而产生另一些自由
基(·OH、O
• 3
、HO
• 3
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

YULINSHIFANXUEYUANXUEBAO高级氧化技术——催化臭氧化研究进展曾玉凤1,刘宏伟2,汪鹏华2,刘自力3,4(1.广西大学化学化工学院,高级工程师,广西南宁530004)(2.广西大学化学化工学院研究生,广西南宁530004)(3.广西大学化学化工学院教授,广西南宁530004)(4.广州大学化学化工学院教授,广东广州510006)【摘要】作为高级氧化技术之中的一个分支,催化臭氧化处理废水技术逐渐成为研究的热门领域.提高催化臭氧化效率的关键之处在于产生大量、持久的活性基团如·OH自由基,但其本质上涉及的是催化剂的选取问题.本文简要介绍了近年来均相催化剂和多相催化剂在催化臭氧化处理废水技术中的应用和研究进展.【关键词】催化臭氧化;均相催化剂;多相催化剂;高级氧化技术;臭氧;废水处理【中图分类号】X3【文献标识码】A【文章编号】1004-4671(2006)05-0066-04ResearchProgressinAdvancedOxidationProcess———CatalyticOzonationZengYu-feng1,LiuHong-wei1,WangPeng-hua1,LiuZi-li1,2(1.SeniorEngineerChemistryandChemicalEngineeringCollegeofGuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004)(2.MAStudent,ChemistryandChemicalEngineeringCollegeofGuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004)(3.Professor,ChemistryandChemicalEngineeringCollegeofGuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004)(4.ChemistryandChemicalEngineeringCollegeofGuangZhouUniversity,Guangzhou,Guangdong510006)Abstract:Asabranchofadvancedoxidationprocess(AOP),catalyticozonationforwastewatertreatmentwasgraduallybecominganattractiveresearchfield.Thekeyproblemofenhancingefficiencyofcatalyticozonationwashowtoproducesustainableandlargeamountsofactivegroupssuchas·OHradical.Butessentially,itwasrelatedtotheprincipleofchoosingcatalyst.Thisarticlebrieflyreviewsabouthomogeneouscatalystandheterogeneouscatalystapplicationandresearchprogressinthetechnologyfordisposalofwastewaterwithcatalytico-zonation.Keywords:catalyticozonation;homogeneouscatalyst;heterogeneouscatalyst;AOP;ozone;wastewatertreatment第27卷第5期玉林师范学院学报(自然科学)Vol.27No.52006年JOURNALOFYULINTEACHERSCOLLEGE(NaturalScience)化学研究66玉林师范学院学报YULINSHIFANXUEYUANXUEBAO曾玉凤,刘宏伟,汪鹏华,刘自力高级氧化技术--催化臭氧化研究进展生命之源.随着工业的高速发展,通过各种途径进入水体中的化学合成有机物的数量和种类急剧增加,对水资源造成了严重的污染,已经威胁到了人类的生存与发展.多年来,科研工作者研究开发了许多废水处理方法,有的已成功应用于工业废水的治理之中,如沉淀、过滤、气浮、生化等等.处理有机废水常用的是低运行成本的生物处理方法,然而,对那些有毒且难以生物降解的有机化合物,需要用非生物降解的其它处理技术处理,高级氧化技术(AOP)[12]———催化臭氧化便是其中之一.催化臭氧化(Catalyticozonation)利用臭氧在催化剂作用下产生的·OH氧化分解水中有机污染物,由于·OH的氧化能力极强,且氧化反应无选择性,可快速氧化分解绝大多数有机化合物(包括一些高稳定性、难降解的有机物)[3].近年来,催化臭氧化技术的研究拓展到与光、超声、微波等方法联用,形成了光催化臭氧化(photocatalyticozona-tion),超声催化臭氧化(ultrasonicozonation),微波催化臭氧化(microwave-ozonation),电化学氧化(electro-ozonation)等技术.根据文献,催化臭氧化(catalyticozonation)研究主要分为两类:利用溶液中金属(离子)的均相催化臭氧化和固态金属、金属氧化物或负载在载体上金属或金属氧化物的非均相催化臭氧化.2均相催化臭氧化水溶液中的臭氧化学性质很复杂.如图2-1所示(机理由Staechlin和Hoigne提出[4]),臭氧分子通过链式反应机理产生羟基自由基,而羟基自由基会与臭氧分子反应产生一个超氧负离子(O2—·)及一个过氧化羟基自由基(HO2—·),之后两个基团再反应.这其中包括了链式反应机理的引发步.而向这样的体系中引入有机物可引起下述两个反应中的任何一个:(1)在链式反应之前,臭氧分子已直接与其反应(2)通过电子转移的方式产生臭氧阴离子自由基(O3—·)接着通过水体系中的质子化反应,臭氧阴离子自由基分解产生羟基自由基,与有机物官能团发生反应.如:C=C、C≡C、芳香化合物、杂环化合物、碳环化合物,=N—N、C≡N、C—N、C—Si、—OH、—SH、—NH2、—CHO、—N=N—等.但考虑到,羟基自由基并不稳定且具有非常活泼的反应性,因而必须要通过辅助方式在原位持续大量的产生,如投加H2O2或Fenton试剂或UV照射,才能对目标底物产生有效作用.图2-12.1H2O2/O3H2O2/O3氧化降解过程是一种高效降解过程.此种高级氧化技术在饮用水处理中应用较为广泛.原因在于只需向臭氧反应器中加入过氧化氢即可.日本在20世纪70年代末开始研究,美国在80年代将其用于城市污水处理中[5].臭氧与过氧化氢总反应如(1)所示[6],其机理为自由基链式反应.此过程可辅以紫外线照射而大大提高羟基自由基的产率[7].H2O2+2O3→2OH-+3O2(1)H2O2→2OH-(2)钟理等人[8]在研究此类反应后认为,反应过程是自由基还是直接臭氧氧化反应控制,取决于溶液的pH及过氧化氢与臭氧的初始摩尔浓度比.他通过研究甲苯和叔丁醇的降解过程发现,过氧化氢的加入起着催化产生OH·自由基的作用.在较低的初始过氧化氢与臭氧摩尔浓度比或PH<7时,反应过程为直接O3氧化反应控制;在较高的初始过氧化氢与臭氧摩尔浓度比或碱性条件下,有机物的降解过程为自由基反应控制,且反应速率显著加快.研究发现反应级数相对于臭氧、过氧化氢和污染物浓度分别为一级.然而有关最佳n(O3):n(H2O2)对污染物降解的影响仍有争议.石砜华[9]等研究表明过氧化氢与臭氧摩尔浓度比在0.5 ̄1.4之间,催化剂H2O2投加量存在最优值,在一定浓度范围内增加H2O2投加量有助于提高硝基苯的去除率,但未确切指出最优值.2.2Fenton/O3此种组合体系的OH·自由基产率应当较高,这可由三个角度分析.首先,对于由亚铁盐和过氧OOH·O·HO·O+O+HO{OOH}O·HOO-OOOHO-·HO→←H化学研究67YULINSHIFANXUEYUANXUEBAO2006年玉林师范学院学报第5期化氢组成的Fenton试剂自身而言,Fe2+可与过氧化氢反应分解产生OH·[10].Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH-(3)其次,Fe2+的存在可起到催化臭氧分解释放OH·自由基的作用[11],而H2O2的作用如方程(1)所示.Fe2++O3→Fe2++O2(4)FeO2++H2O→Fe3++OH-+OH-(5)黄华等人[12]的研究支持上述分析.他们对由活性红紫X-2R配成的模拟废水进行处理.研究显示,O3-H2O2-Fe2+体系催化效果比O3-Fe2+体系要好,COD去除率可提高20%左右,与纯O3氧化相比COD去除率可提高近40%,而且O3-H2O2-Fe2+体系催化氧化效果提高的程度高于O3-H2O2-Cu+体系,这是由于CuCl难溶于水,而在H2O2存在的情况下,可变价金属离子催化效果较好.然而,有关Fenton/O3与其他AOP处理废水效果的对比分析报道较少.2.3金属离子催化臭氧化用于均相催化臭氧化处理的催化剂一般为过渡金属的盐类,如Fe(II),Mn(II),Ni(II),Co(II),Cd(II),Cu(II),Ag(I),Cr(III),Zn(II).马军等人[13]在研究Mn(II)催化臭氧氧化难降解农药莠去津时认为,O3与Mn(II)反应生成的新生态水合二氧化锰是臭氧在水中分解生成OH·链反应的引发剂.通过考察腐殖质和自由基清除剂CO32-对催化氧化过程的影响,进一步证实了莠去津的降解遵循着自由基反应机理[14,15].施银桃等[16]观察到,在相同臭氧化处理时间内,随Mn(II)浓度的升高,邻苯二甲酸二甲酯去除率逐渐增大,即Mn(II)的催化作用随催化剂浓度的升高而提高,但当Mn(II)浓度大于0.1mg/L后,邻苯二甲酸二甲酯去除率在初始pH值为5.79和6.83条件下增大并不明显,且在初始pH值为3.11条件下反而下降.Gracia等[7]人验证了在腐殖质臭氧化处理中Mn(II),Fe(II),Fe(III),Cr(III),Ag(I),Cu(II),Zn(II),Co(II)andCd(II)等金属硫酸盐的催化活性.发现在臭氧化腐殖质过程中,对比同等试验,引入过渡性金属离子可显著提高腐殖质的去除率.其中,Mn(II)(TOC去除率,62%)和Ag(I)(TOC去除率,61%)的效果最好.而引入Fe(II),Cd(II),Fe(III),Cu(II),Zn(II),Co(II),Cr(II)并未怎么改善TOC去除效果.而且他们认为,腐殖质的矿化与否与臭氧的投加量无关.3多相催化臭氧化3.1金属负载催化臭氧化中国科学院曲久辉等人[17]用浸渍-还原法制备了催化剂Cu/Al2O3臭氧化处理甲草胺.文章报道,虽然在甲草胺的降解速率上,催化臭氧化与单独臭氧化相比没什么不同,但在TOC去除率上前者比后者提高了20% ̄60%.且观察到降解过程中,前者体系中产生了更多的Cl-与NO3-,这在很大程度上说明是由于引入催化剂的结果.EPR试验则证实了使用催化剂的臭氧化过程中产生了大量的OH·,这应该是催化臭氧化反应的发生的主要途径.但据相关报道,Cu/Al2O3及Cu/TiO2需要较大的臭氧臭氧投加量而不适于水处理[7].3.2金属氧化物(活性组分)负载催化臭氧化图3-1Legube和Karpel等人[18]解释了关于金属氧化物(载体)表面上的金属在多相催化臭氧化水溶液过程中的作用.如图3-1所示为催化剂的参与反应的循环过程.首先,臭氧氧化催化剂表面上的金属而释放羟基,接着有机分子(如水杨酸)在吸附其表面之(MeoxA)后,发生电子转移的氧化反应形成还原态的催化剂(MeredA·),而有机自由基集团(A·)随之从催化剂表面脱附并被存在于体相中或双电薄层中的OH·或O3氧化,但被双电薄层中OH·或O3氧化的可能性更大.S.Imamura和M.Ikebat[7,19]研究了负载于石英砂上等体积的各种催化剂对O3分解的催化活性.他们发现,Ag2O,NiO,Fe2O3,Co3O4,CeO2,Mn2O3,CuO等催化活性较高,而Pb2O3,Bi2O3,SnO2,MoO3,V2O5等催化活性较低.电导测试表明前者多为P型半导体,后者多为N型半导体.P型半导体氧化物的臭氧分解活性较高,其原因可能是H2OAHMeoxAMeredAMeoxOHadsorptionorgaricsoxidationbyanelectrontransferH2OOH+O2generationOHdesorptionMeredOHAO3orOHO3H+HO3化学研究68曾玉凤,刘宏伟,汪鹏华,刘自力高级氧化技术--催化臭氧化研究进展反应产生的O2-,O22-等阴离子氧物种通过库仑力与催化剂表面作用而能在P型半导体上稳定存在,使其电导增加,从而增强了催化剂的反应活性.印红玲等人[19]依据半体导体类型原理选择氧化锰作为催化剂,该催化剂具有较高的臭氧分解活性.较早的研究表明,在催化活性组份的选择上金属氧化物比相应的金属活性要高,而金属氧化物中以MnO2选择最多,而且MnO2还是对O3分解活性最好的活性组分之一[20].4结语作为高级氧化技术之一的催化臭氧化技术,由于其具有处理效率高、速度快、彻底、无二次污染、可连续操作及占地面积小等众多优点,具有广阔的发展前景.但是,臭氧化处理技术目前还处不动声色实验研究阶段,其反应机理、影响因素还有待进一步研究.■【参考文献】[1]张彭义,祝万鹏.臭氧水处理技术的进展[J].环境科学进展,1995,3(6):18-25.[2]薛向东,金奇庭.水处理中的高级氧化技术[J].环境保护,2001,6:13-15.[3]李来胜,祝万鹏,李中和.催化臭氧化———一种有前景的高级水处理氧化技术[J].给水排水2001,27(16):26-29.[4]ColinCooperandRobbieBurch,investigationofcatalyticozonationfortheoxidationofhalocarbonsindrinkingwaterpreparation[J].Wat.Res.,1999,33(18):3695-3700.[5]储金宇,吴春笃,陈万金,陈志刚.臭氧技术及应用[M].10-20,25-27.[6]SantiagoEsplugasJaimeGiménezSandraContrerasEstherPascualMiguelRodríguez,Comparisonofdifferentadvancedoxidationprocessesforphenoldegradation.[J].Wat.Res.,2002,36:1034-1042[7]BarbaraKasprzyk-Hordern,MariaZiólek,JacekNawrocki,Catalyticozonationandmethodsofenhancingmolecularozonereactionsinwatertreatment[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2003,46:639-669.[8]钟理,詹怀宇.高级氧化技术在废水处理中的应用研究进展[J].上海环境科学,2000,19(12):568-571.[9]石砜华,马军.O3/H2O2与O3/Mn氧化工艺去除水中难降解有机污染物的对比研究[J].环境科学,2004,25(1):72-77.[10]RobertoAndreozziVincenzoCaprioAmedeoInsolaRaffaeleMarotta,Advancedoxidationprocesses(AOP)forwaterpurificationandrecovery[J].CatalysisToday,1999,53:51-59[11]RoserSauledaEnricBrillas,Mineralizationofanilineand4-chlorophenolinacidicsolutionbyozonationcatalyzedwithFe2+andUVAlight[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2001,29:135-145[12]黄华,王炳坤,徐永庆,陈建林.复合催氧化法处理生物难降解性有机废水.南京大学学报[J].1995,31(2):248-254[13]MaJ,GrahamNJD.Preliminaryinvestigationofmanganese-catalysedozonationforthedestructionofatrazine[J].Ozone:Sci.Eng.,199719(3):227-240[14]MaJ,GrahamNJD.Degradationofatrazinebymanganese-catalysedozonation:influenceofhumicsubstances[J].War.Res.,1999,33(3):785—793[15]MaJ,GrahamNJD.Degradationofatrazinebymanganese-catalysedozonation:influenceofradicalscavengers[J].War.Res.,2000,34(3):78—793[16]施银桃,李海燕,曾庆福,陆晓华.Mn(II)催化臭氧氧化去除水中邻苯二甲酸二甲酯的研究[J].武汉科技学院学报,2002,15(1):39-42[17]JiuhuiQuHaiyanLiHuijuanLiuHongHe,OzonationofalachlorcatalyzedbyCu/Al2O3inwater[J].CatalysisToday,2004,90:291-296[18]B.Legube,N.KarpelVelLeitner,Catalyticozonation:apromisingadvancedoxidationtechnologyforwatertreatment[J].CatalysisToday,1999,53:61-72.[19]印红玲,谢家理,杨庆良,尹臣,王艳,冯易君.臭氧在金属氧化物上的分解机理[J].化学研究与应用,2003,15(1):1-5.[20]BDhandapani,STOyama.GasphaseozoneDecompostioncataysts[J].Appl.Catal.B,1997,(11):129-166【收稿日期2006-04-18】【责任编辑谢明俊】化学研究。

相关文档
最新文档