一、臭氧催化氧化工藝簡介
臭氧在化學(xué)性質(zhì)上主要呈現(xiàn)強(qiáng)氧化性，氧化能力僅次于氟、·OH 和O( 原子氧) ，其氧化能力是單質(zhì)氯的1.52倍。在水溶液中，臭氧污染物反應(yīng)機(jī)理主要有臭氧直接氧化和自由基間接氧化反應(yīng)兩種。
直接氧化反應(yīng)
臭氧與水中有機(jī)污染物之間的直接氧化反應(yīng),可以分兩種方式:
(1) 親電取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在分子結(jié)構(gòu)中電子云密度較大的位置。在帶有—OH、—CH3、—NH2等取代苯基結(jié)構(gòu)的分子中，苯環(huán)中鄰、對(duì)位上碳原子的電子云密度較大，這些位置上的碳原子易與臭氧發(fā)生親電取代反應(yīng)。
(2) 偶極加成反應(yīng)。由于臭氧分子具有偶極結(jié)構(gòu)( 偶極距約為0. 55D) ，所以臭氧分子與含不飽和鍵的分子相互作用時(shí)，可進(jìn)行偶極加成反應(yīng)。一般而言，臭氧的直接氧化反應(yīng)速率較慢，而且反應(yīng)具有選擇性，所以其降解有機(jī)污染物的效率較低。
自由基間接氧化反應(yīng)
(1)自由基間接氧化降解按反應(yīng)過程可以粗略分為兩個(gè)階段：一階段為臭氧的自身分解產(chǎn)生自由基。當(dāng)溶液中存在引發(fā)劑如OH －等時(shí)可以明顯加快臭氧分解產(chǎn)生自由基的速度。在第二階段中，·OH與分子中的活潑結(jié)構(gòu)單元( 如苯環(huán)、—OH、—NH2等) 發(fā)生反應(yīng)，并引發(fā)自由基鏈反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分子結(jié)構(gòu)被氧化破裂，分解轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，如甲酸、乙酸等，或進(jìn)一步將這些有機(jī)小分子礦化( 以總有機(jī)碳( TOC) 為測試指標(biāo)) 為CO2和H2O，從而達(dá)到降低出水中COD( 化學(xué)需氧量) 和提高處理后廢水的可生物降解性的目的。
(2)·OH自由基的反應(yīng)選擇性很小，當(dāng)水中存在多種污染物質(zhì)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)一種物質(zhì)得到降解而另一種物質(zhì)濃度基本不變的情況。
臭氧與水中抗生素的反應(yīng)較為復(fù)雜，在一個(gè)反應(yīng)體系中，往往既出現(xiàn)臭氧直接氧化反應(yīng)，又出現(xiàn)自由基間接氧化反應(yīng)。溶液的pH 值對(duì)O3氧化反應(yīng)選擇何種機(jī)理起決定作用，在強(qiáng)酸性介質(zhì)中以直接氧化反應(yīng)為主，而在堿性介質(zhì)中則以自由基間接氧化反應(yīng)為主。
本工藝包在臭氧接觸反應(yīng)池中增加固體催化劑，以進(jìn)一步提高臭氧催化氧化的效果。
