臭氧氧化技术课件幻灯片.ppt

与有机物反应一样，臭氧在消毒作用上也具有一定的选择性 臭氧具有很强的脱色、嗅、味能力 臭氧能有效的氧化生物难降解的有机物。臭氧与有机物的反应有两种途径：一是臭氧以分子形式与水体中的有机物进行直接反应；二是碱性条件下臭氧在水体中分解后产生氧化性很强的羟基自由基等中间产物，发生间接氧化反应。两者比较，直接反应有选择性，速度慢；间接反应无选择性，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。 工业废水中最先采用臭氧化法处理的是含氰废水和含酚废水。氰化物经臭氧氧化后生成的氰酸盐其毒性仅为氰化物的1/100左右，甚至可进一步氧化成无害化物质。臭氧能使氰络盐中的氰迅速分解，其反应分为两步先将剧毒的CN-氧化为CNO-然后再进一步氧化为CO2 和N2使废水的毒性大幅度降低。 近年来臭氧氧化技术被用于去除染料和印染废水的色度和难降解有机物。废水中的许多有机色素都能被臭氧氧化。它是 臭氧对各种染料的作用方式有所不同 在冷却水处理中，臭氧防腐机理与铬酸盐缓蚀剂的作用大致相似 对于臭氧的阻垢机理是这样的，臭氧与水分子接触后，会立即发生还原反应，产生单原子氧（O）和羟基（OH）：羟基（OH）是一种催化剂，能使有机物发生连锁反应。 第三个影响因素是溶液pH。溶液pH是臭氧氧化反应中的一个重要影响因素， 第六个因素是催化剂。臭氧与有机物的反应是有选择性的，现有条件下臭氧很难经济地将有机物彻底分解为CO2和H2O，要提高臭氧的氧化效率和处理效率，必须采用其它的强化措施以改变臭氧的作用机理。因此自70年代以来，人们就开始对催化臭氧氧化作了大量的研究，主要有以下三类： ·OH降解有机物有三种主要方式：（1）脱去有机物上的氢原子；（2）OH与有机物起加成反应；（3）·OH得到电子而发生还原反应。典型反应如图1－4所示。 第一种是臭氧和紫外光组合。臭氧和紫外光组合过程首先生成H2O2,H2O2光化诱发产生OH.,。生成的羟基自由基是比臭氧更强的氧化剂，直接作用于各类有机物而达到降解TOC的目的。这种氧化法在20世纪70年代就开始进行废水处理的研究 第二种处理技术是臭氧和过氧化氢组合，这种高级氧化技术在饮用水处理中应用最广泛，其操作简单，只需要向臭氧反应器中加入过氧化氢即可 第一种机理：有机物被吸附在催化剂表面，形成具有一定亲和力的表面螯合物，然后臭氧（或·OH）与之发生氧化反应，形成的中间产物可能在表面进一步被氧化，也可能脱附到本体溶液中被进一步氧化。一些吸附容量比较大的催化剂的催化臭氧化体系往往是这种作用机理。 第二种机理：催化剂不但可以吸附有机物，而且还直接与臭氧发生氧化还原反应，产生的氧化态金属和·OH可以直接氧化有机物。也有人认为有第三种可能，即催化剂的作用仅仅是催化臭氧分解，产生活性更高的氧化剂（如·OH自由基等），从而提高臭氧的处理效率。 因此，从70年代后期，研究人员便将注意力转到高效稳定的非均相催化剂上。 从图中可以看出，在没有催化剂存在下对腐殖酸和水杨酸原水的TOC去除率分别为15％和12％；腐殖酸在三氧化二铝（Alumina）基催化剂（300m2/g,10%Cu）、锐钛矿（Anatase）基催化剂（61m2/g,5%Cu）和绿坡缕石（Attapulgite）基催化剂（59m2/g,5%Cu）的作用下，并未明显改善TOC的去除率；但对水杨酸来说催化臭氧化比单独臭氧化或单独催化剂吸收去除TOC有明显改善，三氧化二铝基催化剂的催化臭氧化的TOC去除率（65%）比单独吸收（45%）和单独臭氧化（12%）之和还要高，锐钛矿和绿坡缕石基催化剂的催化臭氧化也是如此。 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） ·OH降解有机物机理  Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－原理 Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－应用 O3/UV氧化法在20世纪70年代即开始进行废水处理的研究，以处理有毒且难生物降解物质。在处理工业废水中，可用于去除水中的铁氰酸盐、溴酸盐等无机物，氨基酸、醇类、农药、氯代有机物、含氮或硫或磷有机物等有机污染物 Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－应用 O3/UV处理TNT炸药废水的研究：实验用254nm的紫外光配合臭氧，研究在单纯臭氧、单纯紫外光照射以及O3/UV情况下的TNT去除率，