臭氧催化氧化

臭氧催化氧化是基于臭氧的高级氧化技术,它是将臭氧的强氧化性与催化剂的吸附、催化特性结合起来,更有效地解决有机物降解不完全、效率低的问题。臭氧分子在催化剂的作用下产生如羟基自由基之类的氧化能力更强的自由基,强化分解水中高稳定性、难降解有机污染物,对高稳定性有机污染物的分解效率比单纯臭氧氧化提高数倍。

有机物降解机理:

水溶液中的臭氧化学性质很复杂。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。

 

(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、碳环化合物等。

催化剂(固体)与反应溶液、臭氧处于不同相,反应在固-液-气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催化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、大限度地去除有机污染物的目的。

 

催化剂既能高效吸附水中的有机污染物,同时又能催化活化臭氧分子,产生高氧化性的自由基,在催化剂表面,有机污染物的吸附和氧化剂的活化协同作用,催化活性组分在大比表面积的载体材料上,具有更强的催化分解和促进羟基自由基的产生能力,可以取得更好氧催化氧化效果。