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摘要：催化臭氧氧化技术在水处理中的应用主要是产生大量的强氧化羟基自由基来对水中的有机物质进行分解，能够在常温、常压的状态下将那些难以被臭氧单独氧化或者降解的有机物质氧化。因此催化臭氧氧化技术就相对比较经济、安全、可靠、高效，值得在今后的水处理中广泛应用。
关键词：催化臭氧氧化技术；水处理；应用
引言
催化臭氧氧化技术可以分为均相催化臭氧和非均相催化臭氧，两种方式都有着其优点和缺点，而如何将这两种方法的优点相互结合，提高水处理效率，是将来研究的主要方向。
一、常用的水处理技术
（一）化学处理工艺
印染废水在处理过程中存在的最难问题就是色度的难降解和有机物质的难去除。在一般情况下，印染废水处理工艺可以分为化学处理工艺、物化处理工艺和生物处理工艺，每一种处理工艺都有着其优缺点，需要在实际操作中结合实际情况。
化学处理工艺的主要技术为混凝法、化学氧化法、电解法三种，化学处理工艺的优点是对于印染废水当中的COD去除效果较好，对于疏水性染料的脱色处理效果好。化学处理工艺流程比较简单，操作管理比较方便，占地面积比较少。其缺点是对于亲水性染料的脱色处理效果较差，处理过程中需要耗费大量的时间、人工、资金费用，处理之后的泥渣不易处理。
（二）物化处理工艺
物化处理工艺属于化学处理工艺和物理处理工艺的总称，物化处理工艺的主要技术为吸附脱色、混凝沉淀、臭氧化学氧化法、离子交换法等，物化处理工艺的优点就是处理效果比较明显，吸附率比较高，脱色效果比较好。其缺点是处理过程中需要耗费大量的时间、人工、资金费用，使用的范围比较小，会产生大量难以处理的泥渣。
（三）生物处理工艺
生物处理工艺的主要技术为厌氧法、好氧法、好氧—厌氧法三种，生物处理工艺的优点是处理的成本费用较低，排放出的污染物较差，对于有机物质的去除效果明显，而且工艺操作比较稳定。其缺点是对于色度的处理不够明显，还需要进一步的改进和优化。
二、催化臭氧氧化技术的基本内容
饮用水处理中常见的有机污染物与臭氧和•OH的反应速率常数表
催化臭氧氧化技术属于一种绿色环保的强氧化剂，具有非常高强的杀菌能力，现阶段已经广泛应用在生产生活中。在水处理领域包括城市饮用水、城市污水和工业废水的处理，主要用来降解水中的污染物，降低COD，提高可生化性，达到消毒的作用，进而改善水体。此外臭氧还可以防止控制水池和冷却塔等设备内部藻类的繁殖和粘泥的增生，进而保护设备。在工业生产领域主要是利用臭氧的强氧化性，将臭氧应用于各种漂白、脱色、脱嗅和发酵等生产过程，同时充分发挥臭氧的可燃性，促使飞机和汽车燃料的充分利用。在医疗卫生领域主要是利用臭氧的杀菌能力，将臭氧广泛应用在病房和公共场所等，主要起到杀菌消毒作用，此外还可以利用臭氧治疗贫血和心脏衰弱等症状。
臭氧在水处理领域是应用最为广泛的，由于臭氧具有较强的氧化性，可以氧化多种化合物质，而且消耗的量比较少，氧化速度比较快，氧化后的产物不会造成二次污染。因此这种技术就被人们广泛应用在饮用水和工业废水的水处理工艺中，可以起到杀菌消毒的作用。
三、催化臭氧化技术在水处理中的应用
（一）均相催化剂在水处理中的应用
当催化剂和反应物同时处于一相时，在没有相界存在的情况下进而反应，就属于均相催化作用，能够进行均相催化作用的催化剂就称之为均相催化剂。通过不断的研究表明，均相催化臭氧化主要有两种反应机理，一种是金属离子促进臭氧分解，然后生成•OH，在利用•OH的高活性特点来进行有机物的氧化。第二种是金属离子和有机物的结合，然后进行臭氧氧化。均相催化臭氧化使用的催化剂一般情况下为过渡金属，因为过渡金属当中的元素具有易转移的电子，因此非常容易发生电子传递，具有非常高强的氧化还原催化性能，比如在
等等。
在水处理中，由于水质条件有所差异，对离子的反应过程有着明显的影响，也会受到各种各样的限制。然而利用均相催化臭氧化就可以将水中的有机物得到很大程度的降解，其中金属离子
的使用范围最为广泛。然而这种技术现阶段还不够成熟，需要进一步的研究实验。
（二）非均相催化剂在水处理中的应用
非均相催化剂主要是指固态金属、金属氧化物和负荷在载体上的金属和金属氧化物。非均相催化剂催化臭氧化在水处理过程中具有三个方面的优势，首先表现为能够吸附有机物质，对于那些吸附容量比较大的催化剂，当在进行水处理时，水中的有机物质就会首先被吸附在这些催化剂的表面，然后运用臭氧进行氧化。其次表现为具有非常高强的催化活性，能够高效催化活化臭氧分子，氧化效率比较高。最后表现为能够高效吸附水中的有机污染物质，还可以同时催化活化臭氧分子，进而产生高强的氧化活性自由基，这样就可以相互配合达到很好的氧化作用。
（1）固体金属催化剂
在降解水中的有机物质时，利用催化臭氧氧化剂时，通过研究发现，固体金属铜作为催化在废水处理中的效果高于铁和锰。因此将固体金属铜作为催化臭氧氧化剂在氧化甲草胺时，发现氧化过程中会产生高浓度的羟基自由基，这样就大大提高了污染物的去除效率。由此也可以看出，主要是由于催化剂促进了臭氧的分解能力，进而产生•OH，这样就能够提高整个氧化过程的氧化效率。
（2）负荷在载体上的催化剂
将自制的催化剂-活性炭负载金属氧化物（Fe/AC、Cu/AC）等在苯酚废水中进行臭氧催化氧化技术的比较，发现当苯酚废水的处理量高达五百毫升时，负载铁氧化物的活性炭催化剂用量为十五克，反应时间约为半小时，铜金属粉末的化学需氧量初始浓度为1000mg/L,PH值为8，臭氧投入量约为10mg/L，催化效果比较显著，催化剂还可以实现重复使用。
（3）金属催化剂
将TiO2粉末作为催化剂，在讲解水中的草酸时，通过研究发现，相比于单独的臭氧氧化剂在降解草酸时，去除率和矿化能力都得到了有效提高。此外还发现在整个氧化过程中，能够产生大量的•OH，提高了臭氧氧化剂对嗅味物质的去除效率。
（4）其他催化剂
在利用活性炭催化臭氧化去除水中的腐殖酸时，通过研究发现，相比于单独的臭氧氧化剂在去除腐殖酸时，去除效果得到了很大的提升。PH值为中性，反应时间约为半小时，活性炭催化臭氧化对腐殖酸的去除率可以高达百分之七十以上。随着接触时间的增加，产生的•OH量就会越高，最终可以实现完全降解。
非均相催化剂的种类非常多，并且容易制备，材料来源也比较广泛，在氧化过程中没有任何污染，催化剂还可以实现重复利用。
结语
综上所述，对于均相催化剂和非均相催化剂而言，各自都有着其优点和缺点，在催化臭氧氧化技术当中的应用，可以提高去除和降解的效率，还能给实现不同污染物质的完全氧化。因此在今后的发展中，就要充分利用这两种催化剂的优点，克服在氧化过程中的各种问题，提高其氧化效率。
参考文献
[1]王郑,程星星,黄雷, 等.催化臭氧化技术在水处理中的应用研究进展[J].应用化工,2017,46(6):1214-1217,1233.
[2]黄磊，李恒星, 等.催化臭氧化技术在水处理中的应用研究进展[J].应用化工,2017,(6):1214-1217+1233.
[3]黄斌,王捷,傅程, 等.油田采出水处理技术研究新进展[J].现代化工,2018,38(8):52-57.
[4]李友铃,邓志毅,柳寒, 等.无机陶瓷膜分离耦合高级氧化技术在水处理中的研究进展[J].膜科学与技术,2017,37(5):134-141.
[5]徐雪璐,蒋云飞,王辉, 等.非均相催化臭氧氧化技术水处理研究进展[C]大连海事大学,2016:2566-2570.
论文作者:房丰华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/30
标签：臭氧论文; 催化剂论文; 水处理论文; 工艺论文; 技术论文; 金属论文; 物质论文; 《基层建设》2019年第11期论文;