臭氧高級(jí)氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展

摘 要：該文分析了臭氧氧化技術(shù)的特點(diǎn)和局限性，并介紹了目前發(fā)展較快的催化臭氧化技術(shù)和臭氧聯(lián)用技術(shù)，展望了其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：臭氧氧化；催化臭氧化；臭氧聯(lián)用技術(shù)

中圖分類號(hào) X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）16-00104-02

臭氧（O3）具有強(qiáng)氧化性，但與各種有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時(shí)選擇性較大，反應(yīng)活性差距大。針對(duì)這一局限，人們對(duì)臭氧水處理作出了兩類改進(jìn)：臭氧反應(yīng)的自身改進(jìn)，即催化氧化臭氧技術(shù)；臭氧處理單元與其他技術(shù)相結(jié)合。

1 催化臭氧氧化技術(shù)

催化臭氧氧化技術(shù)借助各項(xiàng)催化手段，充分反應(yīng)產(chǎn)生足量具有高氧化性的自由基，以氧化分解水中污染物質(zhì)，強(qiáng)化了臭氧的氧化功能。

1.1 O3/UV O3/UV以O(shè)3為氧化劑，將紫外線UV作為能源，臭氧在紫外線照射下分解產(chǎn)生活潑的次生氧化劑，氧化難降解有機(jī)物。周琳琳[1]等人利用O3/UV對(duì)水中五氯酚（PCP）進(jìn)行降解，并比較了單獨(dú)使用紫外光照射、臭氧氧化、光催化法的效果，結(jié)果表明O3/UV降解效果最好。童少平[2]等研究了在相同條件下O3/UV、O3和O3/UV+MnO2的效果，結(jié)果表明中間產(chǎn)物H2O2對(duì)O3/UV降解效率提高有促進(jìn)作用。

1.2 均相催化臭氧化法 均相催化臭氧氧化以溶液中的某些金屬離子（一般為過渡金屬離子）為催化劑，提高O3分解率，產(chǎn)生足量的自由基，促進(jìn)氧化功能。李鑫[3]等研究了酸性紅B染料廢水的處理效果受pH值、Fe2+濃度、O3流量等因素的影響，結(jié)果表明，F(xiàn)e2+濃度的增加促進(jìn)脫色率的提升，但達(dá)到0.5mmol/L后，繼續(xù)增大Fe2+濃度反而不利于脫色。

1.3 非均相催化臭氧化法 非均相催化臭氧化具有催化劑制備工藝簡(jiǎn)單、易于回收處理、水處理成本較低、活性高等優(yōu)點(diǎn)，日益受到研究者的關(guān)注。

尹琳[4]等利用O3對(duì)染料廢水進(jìn)行處理時(shí)，選用Zn-黏土礦物作為催化劑，實(shí)驗(yàn)效果可觀。尹琳[5]還利用O3對(duì)活性艷紅X-3B進(jìn)行氧化，選擇Ti-凹凸棒石作為催化劑，實(shí)驗(yàn)表明，COD去除率從單獨(dú)臭氧化的21.5%提升至73.8%。

2 臭氧聯(lián)用技術(shù)

2.1 超聲強(qiáng)化臭氧氧化技術(shù) 超聲波的超聲空化作用，通過聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)、次級(jí)衍生波等效應(yīng)，為有機(jī)物的降解提供了更多的途徑，強(qiáng)化了O3的氧化效能。高麗等[6]使用超聲強(qiáng)化臭氧氧化技術(shù)，證實(shí)不論是酸性、堿性條件，超聲都可以促使臭氧分解產(chǎn)生·OH。譚江月[7]將O3對(duì)硝基苯胺廢水進(jìn)行降解時(shí)，分別采用單頻和雙頻超聲技術(shù)予以聯(lián)用，結(jié)果表明，雙頻時(shí)O3對(duì)廢水的處理效果更佳。

2.2 臭氧-生物活性炭聯(lián)用技術(shù) 臭氧-生物活性炭聯(lián)用技術(shù)普遍應(yīng)用于給水深度處理，其流程基本是在“混凝→沉淀→過濾”的基礎(chǔ)上，增加臭氧-生物活性碳單元。李紹峰等[8]用臭氧-生物活性炭聯(lián)用技術(shù)搭配膜技術(shù)處理自來水，高錳酸鹽指數(shù)去除率達(dá)68.0%，運(yùn)行效良好。JANS等[9]觀察懸浮活性炭或炭黑對(duì)于特征溶液中臭氧轉(zhuǎn)化速率的影響，結(jié)果表明，活性炭存在時(shí)，臭氧轉(zhuǎn)化為羥基自由基產(chǎn)率較高。

2.3 O3/H2O2高級(jí)氧化技術(shù) O3/H2O2系統(tǒng)對(duì)污染物的降解速率是單一氧化過程的2～200倍，氧化過程不產(chǎn)生二次污染，是所有高級(jí)氧化過程中最有效的處理飲用水的方法。張萌[10]等探究了O3/H2O2去除復(fù)選藥劑丁基黃藥，結(jié)果表明，臭氧投加量一定，丁基黃藥去除率隨H2O2投加量的增加而提高。陳嘉祺[11]等使用O3/H2O2去除制漿液色度，結(jié)果表明，O3/H2O2體系對(duì)制漿液有極好的色度去除效果。童少平[12]等研究發(fā)現(xiàn)，H2O2與臭氧協(xié)同降解污染物質(zhì)時(shí)，水中必須存在溶解臭氧，H2O2的最佳投加量取決于臭氧與有機(jī)污染物的反應(yīng)活性。

3 結(jié)語

催化臭氧氧化技術(shù)強(qiáng)化了臭氧氧化單元的氧化能力，彌補(bǔ)了臭氧具有高選擇性的不足；根據(jù)工程需求合理選擇臭氧聯(lián)用技術(shù)，產(chǎn)生了數(shù)種高效組合。二者是將來臭氧化技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)，還需要廣大科研工作者進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]周琳琳，孟長(zhǎng)功.臭氧氧化-光催化降解水中的五氯酚[J].石油化工，2007，36：739-743.

[2]童少平，王新.O3/UV降解水中有機(jī)物機(jī)理研究[J].環(huán)境科學(xué)，2007，28：342-345.

[3]李鑫，曾澤全.旋轉(zhuǎn)填充床中均相催化氧化處理酸性紅B染料廢水[J].化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，2011，2：21-27.

[4]尹琳.Zn-粘土催化劑對(duì)染料廢水的O3氧化降解性能的影響[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000，6（2），260-264.

[5]尹琳，陸現(xiàn)彩，艾飛.Ti—凹凸棒石催化劑對(duì)染料廢水的臭氧氧化降解的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2003，31（1）：66-69

[6]高麗，馬紅竹.超聲/臭氧聯(lián)合技術(shù)處理次甲基藍(lán)廢水[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.11：57-59.

[7]譚江月.超聲波臭氧技術(shù)聯(lián)用處理對(duì)硝基苯胺廢水研究[J].水處理技術(shù)，2011，4：64-71.

[8]李紹峰.臭氧一生物活性炭一膜法處理自來水[J].中國(guó)給水排水 ，2002 ，18 （3）：69272.

[9]JANS，URS HOIG NE，JURG.Activated carbon black catalyzed trans formation of aqueous oz one into OH-radicals[J].Oz one：Science and Engneering ，1998，20 （1）：67 -89.

[10]張萌，田世烜.O3/H2O2法去除浮選藥劑丁基黃藥[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2012，6（3）：729-733.

[11]陳嘉琦，胡曉東.O3/H2O2氧化去除制漿白液色度的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)用水與廢水，2012，5：38-41.

[12]童少平，張志峰.O3/H2O2高級(jí)氧化技術(shù)H2O2加入量的簡(jiǎn)易控制方法[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006，12：46-49.

（責(zé)編：張長(zhǎng)青）endprint