以臭氧為主體的高級氧化過程
什么是高級氧化法?
氧化就是使用氧化劑對有機或者無機物進行氧化還原的化學過程。而氧化劑分為很多種，常見的有過氧化氫、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、二氧化氯等，他們的主要特點是有高價位的離子起到氧化作用；而高級氧化法很顯著的特點是以羥基自由基·OH為主要氧化劑與有機物發(fā)生反應。
羥基自由基是一種極強的化學氧化劑，它的氧化電位3.06比普通氧化劑(如臭氧2.07、氯氣1.36、過氧化氫1.77)高得多。
反應中，生成的有機自由基·OH可以繼續(xù)參加·OH的鏈式反應，或者通過生成有機過氧化物自由基后，進一步發(fā)生氧化分解反應直至降解為很終產(chǎn)物CO2和H2O，從而達到了氧化分解有機物的目的。高級氧化分為很多種，比如過氧化氫為主體的氧化法，如Fenton氧化法。H2O2在催化劑的作用下，和亞鐵鹽能生成兩種活潑的氫氧自由基，可以高效氧化有機物。
其他的氧化方法還有二氧化鈦氧化法、濕式氧化法等。
這里同林臭氧專家給大家講一下臭氧的高級氧化方法。在各個高校、研究所試驗過程中具有重要的指導意義：
臭氧同污染物的反應機理包括直接反應(臭氧同有機物直接反應)和間接反應(臭氧分解產(chǎn)生·OH，·OH同有機物進行氧化反應)。O
3 的直接反應具有較強的選擇性，一般是破壞有機物的雙鍵結(jié)構(gòu)；間接反應一般不具有選擇性，在水中O
3 生成·OH主要有以下3種途徑: 在堿性條件下分解生成·OH，在紫外光作用下生成·OH和在金屬催化劑催化下生成·OH。
1)O
3/UV工藝
O
3/UV工藝機理的解釋目前有兩種。當O
3被紫外光照射時，首先產(chǎn)生游離氧自由基(·O)，然后·O與水反應產(chǎn)生·OH
O
3→O·+O
2
O·+H
20→2OH·
另一種O
3/UV過程首先產(chǎn)生H
2O
2，然后H
2O
2在紫外光的照射下分解生成·OH。
1/3O
3+H
2O→H
2O
2
H
2O
2→2OH·
需要注意的是：
1、這里的UV燈一定要選擇特定波長的，否則不但起不到作用，還會對臭氧起到分解作用。
2、臭氧/UV工藝一般用于凈水處理，北京同林把此工藝用在游泳池水處理中，取得了非常良好的效果。
2)O
3/金屬催化劑工藝
該工藝以固體金屬、金屬鹽及其氧化物為催化劑，加強臭氧反應。目前普遍推測其可能具有兩種反應機理: 其一，催化劑僅僅作為吸收劑，O
3 和·OH作為主要的氧化劑；其二，催化劑不僅同臭氧反應，還同有機物進行反應。
目前，從同林臭氧的實際工程應用中，使用中國煤炭科學研究院研發(fā)的催化劑，可以提高20-50%的氧化性能。
3)O
3/H
2O
2工藝
在O
3水溶液中添加H
2O
2會顯著加快O
3分解產(chǎn)生·OH的速率其反應為
O
3+OH
-→HO
2-+O
2
當溶液中存在H
2O
2時，它會部分離解產(chǎn)生HO
-
2H
2O
2→HO
2-+H
3O
+
上述反應生成的HO
2-是·OH形成的誘發(fā)劑。其機理如下
O
3+HO
2-→HO
2·+O
3-· HO
2·→H++O
2-·
O
2-·+O
3→O
2+O
3-
O
-2·+H
+→HO
3
HO
3→OH·+O
2
OH·+O
3→HO
2·+O
2
該工藝是處理飲用水和有機廢水的方法之一。
日本從20世紀70年代后期開始研究O3/H2O2工藝處理高濃度有機廢水，美國則在20世紀80年代將該工藝用于處理城市污水中的揮發(fā)性有機物。
北京同林臭氧使用此工藝，處理電鍍廢水，取得非常良好的效果。用戶很多時候發(fā)現(xiàn)單純用臭氧也有效果，但是初期的效果并不明顯，后期才開始展現(xiàn)出效果。這是因為，廢水中有很多可被氧化的物質(zhì)，臭氧會優(yōu)先與反應速度快的物質(zhì)進行反應，而另外一種物質(zhì)則無法達到處理的目的。
而羥基自由基·OH與不同有機物質(zhì)的反應速率常數(shù)相差很小，羥基自由基是一種選擇性很小的氧化劑，當水中存在多種污染物質(zhì)時，不會出現(xiàn)一種物質(zhì)得到降解而另一種則基本不變的情況。所以使用高級氧化法可以取得事半功倍的效果，就源于此。
北京同林專家
付博旺建議，高級氧化法需使用氧氣源作為臭氧發(fā)生器的氣源，臭氧出口濃度100-200mg/L為佳。為了提高氧化效果，建議采用高效臭氧氣液混合裝置。
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