一、臭氧催化氧化剂的分类
臭氧催化氧化剂可以分为两类,均相催化剂和非均相催化剂。
1.均相催化剂
主要是利用溶液中金属离子的催化作用,像锰离子、铁离子、钴离子等 ,这些金属离子能加速臭氧分解,产生具有强氧化性的羟基自由基。但它有个大麻烦,就是金属离子回收困难,这就限制了它大规模的推广使用。
2. 非均相催化剂
主要是固态的金属、金属氧化物,或者是负载在载体上的金属或金属氧化物在起作用。像常见的金属氧化物有氧化铝、二氧化钛、二氧化锰等;负载型的比如把铜、钛等金属负载在氧化铝、二氧化钛这些载体上。非均相催化剂能和水轻松分离,二次污染少,处理流程也简单,所以现在工程上用得比较多。
二、臭氧催化氧化剂的成分
不同类型的臭氧催化氧化剂成分也不太一样。非均相催化剂里,载体常用的有活性炭、氧化铝、二氧化钛等。
活性炭不仅吸附能力强,本身还具备一定催化能力;氧化铝稳定性好、机械强度高;二氧化钛则在光催化和臭氧催化氧化中都有不错的表现。活性成分一般是过渡金属及其氧化物,像铜、锰、钴、铁等,这些金属及其氧化物能有效催化臭氧分解,提高氧化效率。
三、臭氧催化氧化的原理
1.基本原理
臭氧具有强氧化性,能与水中的有机物发生反应,将大分子有机物氧化为小分子有机物,部分有机物可直接被氧化为二氧化碳和水。
但由于臭氧与有机物的反应具有选择性,对一些难降解有机物的氧化效果有限。加入催化剂后,催化剂表面的活性位点会与臭氧发生相互作用,产生更多的强氧化性自由基,如羟基自由基(•OH)。
羟基自由基具有更高的氧化电位和更强的氧化能力,能无选择性地与水中的有机物快速反应,将其彻底矿化或转化为更容易被生物降解的物质,从而提高有机物的去除率。
2.分类与应用
均相催化氧化:使用溶解在水中的金属离子(如Mn、Fe、CO等)作为催化剂,这些金属离子能有效促进臭氧分解生成羟基自由基,但存在催化剂回收困难的问题。
非均相催化氧化:使用固体催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂等),催化剂不溶于水,具有良好的稳定性和可回收性。
四、臭氧催化氧化剂的使用效果
1.提高废水可生化性:对于那些难降解的有机物,臭氧催化氧化剂能把它们环状分子的部分环或者长链分子打断,变成小分子物质,这样就更方便后续的生化处理。
比如处理印染废水,原本难降解的染料大分子,经过臭氧催化氧化后,变得容易被微生物分解,可生化性大大提高。
2.降低污染物浓度:能直接把易降解的有机物氧化成二氧化碳和水,有效降低废水里的化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)等指标。有数据显示,在处理一些工业废水时,使用臭氧催化氧化剂后,COD去除率能达到60%以上。
3.脱色除臭:对有颜色和臭味的废水效果也很好,像垃圾渗滤液,又黑又臭,经过臭氧催化氧化处理,色度和臭味明显改善 。