非均相臭氧催化氧化技术处理有机废水研究进展.docx

背景介绍

有机废水是以有机污染物为主,对环境危害大的废水。与其他有机废水处理方法相比，臭氧催化氧化法通过在臭氧氧化体系中加入催化剂，促进臭氧在水中的自分解，增加水中产生的羟基自由基浓度，从而提高臭氧氧化降解有机物的能力和效率。该方法由于条件可控，成本低廉，处置效率高等优点在有机废水处置领域具有广阔的应用前景。

文章亮点

1.对比了多种有机废水处理方法；

2.详细介绍了臭氧氧化有机物的机理；

3.对不同的非均相臭氧催化氧化催化剂优缺点做出了概括和对比。

内容介绍

1??有机废水处理技术现状

1.1?吸附法

1.2??混凝法

1.3??芬顿氧化法

1.4??膜生物反应法

1.5?臭氧氧化法

臭氧氧化法，是指利用臭氧作氧化剂的废水处理技术。臭氧氧化法处理有机废水的优点是没有二次污染。郑俊等[13]采用了臭氧氧化法处理焦化废水，实验结果表明，经臭氧氧化后大部分有机物都能够被完全消除，从而增强了焦化废水的可生化性能。但是，单纯地使用臭氧处理有机废水时，存在臭氧氧化率低的问题。

与传统的臭氧氧化技术相比，臭氧催化氧化技术具有更高的臭氧利用率和反应速率。在催化剂的作用下，臭氧的氧化能力得到大幅度的提升，分解水中有机物的速率大大加快，提升了有机物的分解率和矿化率。臭氧催化氧化技术具有适用范围广、氧化能力强、无二次污染等优点，并且对有机废水有良好的处理效果，因而在有机废水处置领域具有广阔的应用前景。

2?臭氧催化氧化法处理有机废水

2.1?臭氧直接氧化

臭氧直接氧化的优点是氧化性强，缺点是反应速率不高。臭氧和有机物之间的直接反应机理，以亲核反应、亲电取代反应、环加成反应、氧化还原反应为主。

2.2?臭氧间接氧化

根据反应体系的不同，臭氧催化氧化法可以分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。非均相臭氧催化氧化法是通过固态催化剂提高反应速率的方法。常用催化剂主要有贵金属催化剂、碱土金属催化剂、过渡金属催化剂和非金属催化剂。

与传统均相臭氧氧化工艺相比，非均相臭氧催化氧化工艺具有利用效率高、成本低的优势，因而受到业界的广泛关注。非均相催化氧化反应机理比较复杂，进一步分析和归纳臭氧催化氧化降解污染物的反应过程，揭示其催化原理是未来研究的重点。

3??非均相臭氧进行氧化催化剂的研究

3.1??负载贵金属催化剂

贵金属催化剂的优点是催化性能强、稳定性好、寿命长，但因成本高昂、回收率低、二次污染等缺点其应用受到一定限制。

3.2??非贵金属氧化物催化剂

铁基催化生产门槛低且来源广，在臭氧进行氧化反应的过程中，铁元素还具有提供酸性位点的作用，具备较高催化活性，还能够增大催化剂的比表面积，使催化剂的催化性能获得有效改善。

铈基催化剂是利用氧化铈存在丰富氧空位的特点，将氧化铈负载到多孔载体上，使催化剂的结构发生变化，比表面积增加，从而提高对有机物的催化降解能力。

土壤中富含锰的氧化物，其特点是氧化还原性可调、晶体结构多变且制备难度低，因此被广泛应用于臭氧催化氧化降解废水中。

铜基催化剂具有制备成本可控、毒性弱的优点，故而被广泛应用于实际工程。

复合金属催化剂指的是由两种及两种以上金属氧化物组成的多组分金属催化剂，各类金属氧化物经由协调作用，彼此促进，同时有效催化经由臭氧氧化途径产生的活性基团，从而达到降解有机物的目的。

3.3??碱土金属催化剂

氧化镁纳米晶表面存在大量吸收性能强、活性高、比表面积大的表面碱基，故可将其作为催化剂来催化臭氧氧化，因而可用于有机物污染物的降解。钙剂催化剂的优点是制备过程简单，成本低。

3.4??非金属催化剂

活性炭能够提升臭氧氧化分解有机物的速率，并且具有高机械强度和大比表面积的特点，这使得它也成为了一种催化臭氧氧化降解有机物的催化剂。

4??结论与展望

有机废水由于其污染物种类多、环境危害大、可生化性差等特点成为废水处置领域的重点和难点。在众多有机废水处置方法中，通过臭氧催化氧化技术，特别是非均相臭氧催化氧化技术高效地处理有机物。基于此，本论文在分析了臭氧催化氧化技术的原理和方法基础上，重点论述了非均相臭氧催化氧化技术处理有机废水处置领域的研究进展。

目前非均相臭氧催化氧化已经得到广泛应用，但是非均相臭氧催化氧化的反应机理比较复杂，并且在催化过程中的稳定性与反应活性有待提高。在未来，对非均相臭氧催化氧化的研究要从以下几个方面进行：（1）要进一步分析和归纳臭氧催化氧化降解污染物的反应过程与催化原理；（2）针对防止催化组分流失、延长催化剂使用寿命展开研究，提高非均相臭氧氧化的稳定性；（3）进一步提升臭氧利用率，减少运行成本，拓展其工业化应用领域，为高效处置有机废水开辟新路径。