臭氧催化氧化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

孫金猛 康慧敏 張玉魁 許雋波

（北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰?北京 100039）

引言

水是生命之源，是一切生物賴(lài)以生存的前提，也是促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。近些年來(lái)，社會(huì)的發(fā)展導(dǎo)致用水量持續(xù)上升，在工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ罨顒?dòng)當(dāng)中所產(chǎn)出的廢水越來(lái)越多。為了防止對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，為人們營(yíng)造出優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境，必須對(duì)各類(lèi)廢水形成有效處理。臭氧催化氧化技術(shù)屬于近幾年新興的一種水處理技術(shù)，怎樣對(duì)其加以更為充分的利用，獲得更為優(yōu)質(zhì)的處理效果，值得我們更為深入的探索。

1 臭氧催化氧化技術(shù)的分類(lèi)

臭氧催化氧化技術(shù)屬于水處理領(lǐng)域當(dāng)中去除和降解有機(jī)物的一種重要方式，對(duì)于目標(biāo)污染物在種類(lèi)上具有選擇性，在許多情況之下并不能使有機(jī)物被徹底的分解。近幾年來(lái)，隨著關(guān)于臭氧的各種高級(jí)氧化技術(shù)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭，催化臭氧化也到了科研領(lǐng)域的普遍關(guān)注。這屬于針對(duì)有機(jī)物進(jìn)行高級(jí)氧化的一種新型應(yīng)用方法，可以將臭氧很難實(shí)現(xiàn)單獨(dú)氧化以及降解的大部分有機(jī)物，在常溫和常壓的環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行進(jìn)一步氧化，在反應(yīng)的過(guò)程當(dāng)中會(huì)生成羥基自由基（具備強(qiáng)氧化性），能夠促進(jìn)臭氧利用率的提升，同時(shí)拓展有機(jī)物的礦化度。依據(jù)催化劑在物相方面的差別，我們可以將臭氧催化工藝過(guò)程分成兩大類(lèi)：①均相催化臭氧化。主要利用水溶液當(dāng)中的金屬離子，當(dāng)作催化劑應(yīng)用；②非均相催化臭氧化。主要利用固態(tài)金屬、氧化物，或者負(fù)載于載體之上的金屬或者氧化物當(dāng)作催化劑。臭氧催化氧化技術(shù)讓臭氧所具備的強(qiáng)氧化性，與催化劑吸附性以及催化活性之間實(shí)現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合，從工藝的層次實(shí)現(xiàn)了對(duì)以往有機(jī)物去除效率過(guò)低的問(wèn)題。

2 臭氧催化氧化技術(shù)在水處理當(dāng)中的具體應(yīng)用

2.1 含油廢水

結(jié)合臭氧催化氧化的相關(guān)技術(shù)，針對(duì)降解煉油廢水進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其中有機(jī)污染物的有效降解，并能使生物降解能力明顯提升，對(duì)化學(xué)需氧量（COD）的去除率可以達(dá)到65%左右。此外，在針對(duì)原油廢水進(jìn)行處理的過(guò)程當(dāng)中，在良好運(yùn)行條件之下，出水當(dāng)中的化學(xué)需氧量以及氨氮指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 工業(yè)有機(jī)廢水

有研究人員將含染料中間體以及醫(yī)藥中間體的有機(jī)化工廢水作為研究對(duì)象，對(duì)其在生化處理方面效率較低的問(wèn)題進(jìn)行催化氧化處理，并對(duì)各反應(yīng)條件以及實(shí)際處理效果進(jìn)行了分析。研究結(jié)果顯示，跟活性炭或者Cu/C比較，Mn/C與臭氧協(xié)同的效果更為優(yōu)質(zhì)，當(dāng)臭氧流量是4g/h，pH是9，實(shí)際反應(yīng)時(shí)間為2h的情況之下，脫色率是92%，COD去除率則為35%。經(jīng)過(guò)相關(guān)分析之后可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槌粞跛邆涞难趸饔茫審U水中的不飽和基團(tuán)遭到破壞，使一些復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為了小分子形式的化合物，在經(jīng)過(guò)處理之后，其生化性呈現(xiàn)出明顯的提升，對(duì)于后續(xù)的生物處理具有良好的促進(jìn)作用。

2.3 食品工業(yè)廢水

由于含有食品添加劑的廢水在水質(zhì)方面所呈現(xiàn)的變化比較大，而且成分十分復(fù)雜，可以經(jīng)過(guò)水解酸化處理、接觸氧化處理、臭氧催化氧化以及曝氣等工序進(jìn)行處理，能夠讓進(jìn)水COD幾千毫克每升的廢水，下降至一百以下。

2.4 飲用水

作為一種新型飲用水處理方式，臭氧催化氧化的反應(yīng)過(guò)程主要是結(jié)合羥基自由基所具備的強(qiáng)氧化性，對(duì)那些化學(xué)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，同時(shí)很難被降解的有機(jī)類(lèi)污染物進(jìn)行處理。飲用水當(dāng)中有機(jī)污染物通常包括芳香族類(lèi)、脂肪類(lèi)以及腐殖酸類(lèi)，如果利用單一的臭氧氧化方式，去除效果上具有較強(qiáng)的選擇性，且氧化效率較為低下，對(duì)臭氧催化氧化的利用可以呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。由于金屬離子的參與，有效促進(jìn)了臭氧分解，從而生成自由基等各種活性中間體，使臭氧的氧化能力大幅上升。臭氧的催化氧化過(guò)程生成的羥基自由基屬于二次氧化劑，氧化性非常強(qiáng)，針對(duì)飲用水當(dāng)綜合功能具有高穩(wěn)定性的各種有機(jī)物也能夠呈現(xiàn)出良好的去除效果，并能有效降低臭氧化過(guò)程副產(chǎn)物的出現(xiàn)。可以說(shuō)臭氧催化氧化技術(shù)在飲用水凈化處理事業(yè)中的應(yīng)用，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在水處理當(dāng)中對(duì)臭氧催化氧化技術(shù)的應(yīng)用能夠獲得非常優(yōu)質(zhì)的處理效果。相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該積極探索，對(duì)國(guó)外的一些先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)和理念加以借鑒，繼而與我國(guó)水資源的利用情況相結(jié)合，創(chuàng)建出一套更為符合我國(guó)國(guó)情的水處理體系，為國(guó)家環(huán)保事業(yè)的發(fā)展注入源源不斷的活力。