臭氧氧化法影响因素及优缺点介绍

臭氧氧化法影响因素及优缺点介绍

1. 臭氧氧化法的基本原理

        20 世纪末lol下注官网，随着高频高压电晕放电的应用lol下注官网，O3相关技术应用及产业规?？焖俜⒄筶ol下注官网lol下注官网。目前lol下注官网，臭氧氧化技术早已成为水处理领域中极具发展及应用前景的技术lol下注官网。臭氧氧化过程可分为直接氧化和间接氧化lol下注官网。由O3的电子结构可知: O3既可作为亲电试剂lol下注官网lol下注官网，也可作为亲核试剂lol下注官网，臭氧两端的氧原子还可发生环加成反应lol下注官网。

        因此，臭氧直接氧化机理可分为亲电反应、亲核反应以及加成反应lol下注官网。O3直接氧化存在选择性lol下注官网，面对饱和脂肪族等有机物lol下注官网，O3难以直接将其氧化; 并且O3性质不稳定lol下注官网lol下注官网，会自行分解并释放出热量，如式( 29) 所示:

O3 →1. 5 O2 + 144. 45 kJ ( 29)

        臭氧间接氧化是指在水溶液中lol下注官网lol下注官网，O3与OH－ 等作用产生·OH，再通过·OH 氧化污染物lol下注官网。目前lol下注官网，关于O3在水体中链式分解的解释主要有TFG 和SBH 机理lol下注官网lol下注官网。在碱性条件下lol下注官网，O3与OH－ 的反应主要以TFG 模式进行lol下注官网，关键步骤如式( 30) —( 34) 所示; 而在弱酸性及中性条件下，则主要以SBH 模式进行lol下注官网，关键步骤如式( 35) —( 37) 所示lol下注官网。二者之间的差别在于链引发的方式不同lol下注官网lol下注官网，SBH 模式为单电子转移过程，TFG 模式为两电子转移过程。

        后来根据不同实验结果对这2 个机理进行修正lol下注官网，发展出SBH-1998lol下注官网、SBH-2009、TFG-2009 和NGF 等机理。周鹏等］利用Acuchem 软件模拟了O3链式分解过程，当pH= 5 和pH= 7 时，C-SBH-1998 与实际结果拟合良好lol下注官网lol下注官网，当pH = 10. 5 时lol下注官网lol下注官网，C-TFG-2009 与实际结果拟合良好。

2. 臭氧氧化法的影响因素

        臭氧氧化法主要受pH、温度lol下注官网、O3投加量/投加方式lol下注官网、淬灭剂等影响lol下注官网。由反应原理可知: pH 值影响O3与污染物的反应机制及反应动力学lol下注官网，酸性条件下O3与污染物的反应主要以直接氧化为主，反应速率常数k 为10－1 ～102 mol /( L·s) lol下注官网，当pH＜4 时lol下注官网，间接氧化作用可忽略不计; 而在碱性条件下lol下注官网lol下注官网，主要以间接氧化为主lol下注官网，k 为106 ～109 mol /( L·s) lol下注官网lol下注官网。当介质处于弱酸性与中性时lol下注官网，间接氧化以SBH 模式为主; 当处于碱性时lol下注官网，间接氧化以TFG 模式为主。

        温度影响O3在水体中的溶解度lol下注官网、稳定性及反应速率lol下注官网，升温会导致溶解度下降并加快O3分解，但升温有利提高反应速率。O3投加量直接影响污染物的降解效果lol下注官网。一般而言lol下注官网lol下注官网lol下注官网，增大O3投加量lol下注官网，污染物去除率会逐渐提高lol下注官网，但随着O3投加量的增加增幅逐渐减小lol下注官网，故O3投加量存在一个效果与经济均较佳的范围，因此要根据反应体系条件lol下注官网lol下注官网、处理目标lol下注官网lol下注官网、处理对象等确定; 另外lol下注官网lol下注官网，还需要考虑到溴酸盐、甲醛等臭氧化副产物的生成问题。

        投加方式影响传质过程lol下注官网lol下注官网。常见的投加方式有预投加lol下注官网、中间投加等。研究表明lol下注官网lol下注官网，多点布气和增加布气点数有助于O3传质lol下注官网，但当布气点数高于3 个点时lol下注官网，传质效率无明显提高并容易导致出水O3浓度过高。介质自由基淬灭剂如CO2－3 lol下注官网、HCO－3 lol下注官网、Cl－ 等会与污染物分子形成竞争lol下注官网lol下注官网，降低氧化效率lol下注官网lol下注官网lol下注官网。在实际应用中lol下注官网lol下注官网，可以通过加强预处理减少淬灭剂含量lol下注官网。

3. 臭氧氧化法的优缺点

        臭氧氧化技术的独特优势在于兼具消毒、脱色除臭的效果lol下注官网lol下注官网lol下注官网ol下注官网lol下注官网lol下注官网？赏ü苹抵虏【拇幻?、遗传物质或细胞膜的通透性等将微生物杀灭，其杀菌能力优于氯消毒，此外，O3可破坏碳氮双键lol下注官网lol下注官网、偶氮等发色或助色基团，还能氧化去除氨lol下注官网、硫化氢lol下注官网lol下注官网、甲硫醇等恶臭气体;无二次污染lol下注官网lol下注官网lol下注官网，剩余O3会自行分解并增加水体中的溶解氧; 曝气有搅拌作用，可均匀物料、强化传质效果lol下注官网。该技术面临的困境主要体现在O3产量低且利用率低lol下注官网、臭氧化副产物lol下注官网、设备腐蚀等方面lol下注官网lol下注官网。

      目前，生产O3的方法有介质阻挡放电法、紫外线法、电解法等lol下注官网lol下注官网，应用最广泛的介质阻挡放电法所产生的O3量不超过10%，大约85%的能量变为热量，能量浪耗严重且高温加剧O3分解lol下注官网。此外lol下注官网lol下注官网，气相O3浓度低和反应器传质效果差导致O3利用率低lol下注官网，可通过优化两相接触方式及其内部构件lol下注官网，如鼓泡扩散式lol下注官网、静态混合式lol下注官网lol下注官网、射流式lol下注官网lol下注官网lol下注官网、膜接触式lol下注官网lol下注官网、逆流接触式等lol下注官网，采用促传剂，降低表面张力lol下注官网，增加气泡溶解度lol下注官网，或外加电场lol下注官网lol下注官网、超声场等方式提高O3利用率。O3还能将水体中Br－ 氧化为具有潜在致癌作用的溴酸盐lol下注官网，GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中规定饮用水中溴酸根浓度不得超过0. 01 mg /L; O3氧化有机物的过程中可能产生醛类如甲醛lol下注官网、乙醛、乙二醛等副产物，对人体产生危害。此外，O3还会对设备、管道部件等造成腐蚀。