臭氧高級氧化技術在水處理領域的研究進展

摘 要：該文分析了臭氧氧化技術的特點和局限性，并介紹了目前發展較快的催化臭氧化技術和臭氧聯用技術，展望了其發展趨勢。

關鍵詞：臭氧氧化；催化臭氧化；臭氧聯用技術

中圖分類號 X703.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）16-00104-02

臭氧（O3）具有強氧化性，但與各種有機、無機物質發生反應時選擇性較大，反應活性差距大。針對這一局限，人們對臭氧水處理作出了兩類改進：臭氧反應的自身改進，即催化氧化臭氧技術；臭氧處理單元與其他技術相結合。

1 催化臭氧氧化技術

催化臭氧氧化技術借助各項催化手段，充分反應產生足量具有高氧化性的自由基，以氧化分解水中污染物質，強化了臭氧的氧化功能。

1.1 O3/UV O3/UV以O3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生活潑的次生氧化劑，氧化難降解有機物。周琳琳[1]等人利用O3/UV對水中五氯酚（PCP）進行降解，并比較了單獨使用紫外光照射、臭氧氧化、光催化法的效果，結果表明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，結果表明中間產物H2O2對O3/UV降解效率提高有促進作用。

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，產生足量的自由基，促進氧化功能。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，結果表明，Fe2+濃度的增加促進脫色率的提升，但達到0.5mmol/L后，繼續增大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單、易于回收處理、水處理成本較低、活性高等優點，日益受到研究者的關注。

尹琳[4]等利用O3對染料廢水進行處理時，選用Zn-黏土礦物作為催化劑，實驗效果可觀。尹琳[5]還利用O3對活性艷紅X-3B進行氧化，選擇Ti-凹凸棒石作為催化劑，實驗表明，COD去除率從單獨臭氧化的21.5%提升至73.8%。

2 臭氧聯用技術

2.1 超聲強化臭氧氧化技術 超聲波的超聲空化作用，通過聲場中質點振動、次級衍生波等效應，為有機物的降解提供了更多的途徑，強化了O3的氧化效能。高麗等[6]使用超聲強化臭氧氧化技術，證實不論是酸性、堿性條件，超聲都可以促使臭氧分解產生·OH。譚江月[7]將O3對硝基苯胺廢水進行降解時，分別采用單頻和雙頻超聲技術予以聯用，結果表明，雙頻時O3對廢水的處理效果更佳。

2.2 臭氧-生物活性炭聯用技術 臭氧-生物活性炭聯用技術普遍應用于給水深度處理，其流程基本是在“混凝→沉淀→過濾”的基礎上，增加臭氧-生物活性碳單元。李紹峰等[8]用臭氧-生物活性炭聯用技術搭配膜技術處理自來水，高錳酸鹽指數去除率達68.0%，運行效良好。JANS等[9]觀察懸浮活性炭或炭黑對于特征溶液中臭氧轉化速率的影響，結果表明，活性炭存在時，臭氧轉化為羥基自由基產率較高。

2.3 O3/H2O2高級氧化技術 O3/H2O2系統對污染物的降解速率是單一氧化過程的2～200倍，氧化過程不產生二次污染，是所有高級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去除復選藥劑丁基黃藥，結果表明，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，結果表明，O3/H2O2體系對制漿液有極好的色度去除效果。童少平[12]等研究發現，H2O2與臭氧協同降解污染物質時，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污染物的反應活性。

3 結語

催化臭氧氧化技術強化了臭氧氧化單元的氧化能力，彌補了臭氧具有高選擇性的不足；根據工程需求合理選擇臭氧聯用技術，產生了數種高效組合。二者是將來臭氧化技術發展的一大趨勢，還需要廣大科研工作者進一步研究。

參考文獻

[1]周琳琳，孟長功.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降解水中有機物機理研究[J].環境科學，2007，28：342-345.

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

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

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

[6]高麗，馬紅竹.超聲/臭氧聯合技術處理次甲基藍廢水[J].陜西師范大學學報，2010.11：57-59.

[7]譚江月.超聲波臭氧技術聯用處理對硝基苯胺廢水研究[J].水處理技術，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].環境工程學報，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研究[J].工業用水與廢水，2012，5：38-41.

[12]童少平，張志峰.O3/H2O2高級氧化技術H2O2加入量的簡易控制方法[J].環境污染治理技術與設備，2006，12：46-49.

（責編：張長青）endprint