臭氧催化氧化技能是根据臭氧的高档氧化技能,它将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来,能较为有用地处理有机物降解不完全的问题。臭氧催化氧化按催化剂的相态分为均相催化臭氧化和多相催化臭氧化,在均相催化臭氧化技能中,催化剂散布均匀且催化活性高,作用机理清楚,易于研讨和掌握。
多相催化臭氧化法运用固体催化剂在常压下加快液相(或气相)的氧化反响,催化剂以固态存在,易于与水别离,二次污染少,简化了处理流程,因此越来越引起人们的广泛注重。
1783年M.范马伦发现臭氧;1886年法国的M.梅里唐发现臭氧有灭菌功能;1891年德国的西门子和哈尔斯克用放电原理制成臭氧发生设备;1908年在法国尼斯别离制作了用臭氧消毒自来水的试验设备。50年代臭氧氧化法开端用于城市污水和工业废水处理;70年代臭氧氧化法和活性炭等处理技能相结合,成为污水高档处理和饮用水除掉化学污染物的首要手法之一。
关于臭氧催化氧化技能,固体催化剂的挑选是该技能是否具有高效氧化效能的要害。研讨发现,多相催化剂首要有三种作用。
1、吸附有机物,对那些吸附容量比较大的催化剂,当水与催化剂触摸时,水中的有机物首要被吸附在这些催化剂外表,构成有亲和性的外表螯合物,使臭氧氧化更高效。
2、催化活化臭氧分子,这类催化剂具有高效催化活性,能有用催化活化臭氧分子,臭氧分子在这类催化剂的作用下易于分化发生如羟基自由基之类有高氧化性的自由基,然后进步臭氧的氧化功率。
3、吸赞同活化协同作用,这类催化剂既能高效吸附水中有机污染物,一起又能催化活化臭氧分子,发生高氧化性的自由基,在这类催化剂外表,有机污染物的吸赞同氧化剂的活化协同作用,能够获得更好的催化臭氧氧化作用。
在多相催化臭氧化技能中触及的催化剂首要是金属氧化物(Al2O3、TiO2、MnO2等)、负载于载体上的金属或金属氧化物(Cu/TiO2、Cu/Al2O3、TiO2/Al2O3等)以及具有较大比外表积的孔资料。这些催化剂的催化活性首要体现对臭氧的催化分化和促进羟基自由基的发生。臭氧催化氧化进程的功率首要取决于催化剂及其外表性质、溶液的pH值,这些要素能影响催化剂外表活性位的性质和溶液中臭氧分化反响。
经过必定方法制备的金属催化剂能够促进水中臭氧分化, 发生具有极强氧化性的自由基, 然后显着进步其对水中高稳定性有机物的分化作用。许多金属可用于催化臭氧氧化进程中, 如钛、铜、锌、铁、镍、锰等。
金属氧化物的合理选用可直接影响催化反响机理和功率。一些金属氧化物外表上的羟基基团是催化反响的活性位,它经过向水中开释质子和羟基,发生离子交换反响而从水中吸附阴离子和阳离子,构成Bronsted酸位,而该酸位通常被以为是金属氧化物的催化中心。
活性炭是由细小结晶和非结晶部分混合组成的碳素物质,活性炭外表含有很多的酸性或碱性基团,这些酸性或碱性基团的存在,特别是羟基、酚羟基的存在,使活性炭不只具有吸附才能,并且还具有催化才能。臭氧/活性炭协同作用进程中,在活性炭的吸附作用下市臭氧加快变成羟基自由基,然后进步氧化功率。活性炭作为催化剂与金属氧化物作为催化剂进行催化臭氧化的不同之处在于对臭氧的分化机理不同:活性炭外表的路易斯碱起首要作用;而金属氧化物外表的路易斯酸是催化进程的活性点。别的,对活性炭催化系统而言,活性炭外表的吸附功能起较大作用,所以臭氧化降解功率受介质酸碱性影响较大。
1、以为有机物被化学吸附在催化剂的外表,构成具有必定亲核性的外表螯合物,然后臭氧或许羟基自由基与之发生氧化反响,构成的中心产品然后能在外表进一步被氧化,也或许脱附到溶液中被进一步氧化,如下图所示。一些吸附容量比较大的催化剂的催化氧化系统往往遵从这种机理。
2、催化剂不光能够吸附有机物,并且还直接与臭氧发生氧化复原反响,发生的氧化态金属和羟基自由基能够直接氧化有机物,如图所示。
1、臭氧催化氧化反响快速、高效、无挑选性,能在10-30分钟内完成对有机质的快速矿化, 出水COD到达国家一级排放新标准(COD50mg/L)或循环水回用的要求,吨水处理本钱可控制在0.5-1.5元;
3、有用添加臭氧在水体中的传递速度和触摸时刻以增强臭氧的运用功率,节约臭氧投加量和氧化时刻,然后大幅节约臭氧设备出资和运转本钱;
4、固定床非均相催化剂床层的填充以及负载稀有金属非均相催化剂的开发,强化了气液两相传质,进步反响速度,具有运用替换周期长、填充量少等特色,可有用进步臭氧运用率15%以上;
臭氧催化氧化的中心在于催化剂的催化作用,市场上常见的催化剂包含锰砂催化剂、陶粒催化剂、碳基催化剂和硅铝载体催化剂等。
活性炭载体催化剂:有用组分无法与载体紧密结合,前期靠吸附作用作用好,后期功率下降快,强度低,年耗可达30%,且出水易引发COD的超支(吸附有机物的脱出和本身耗费)。
HZY-AIO催化剂:环保斥候自主研制的臭氧催化氧化催化剂比较于市面上常见催化剂有显着优势:
6)能够催化臭氧在水中的自分化,添加水中发生的·OH 浓度,然后进步 臭氧氧化作用,氧化功率比单纯臭氧氧化进步 2 ~ 4 倍。
7)能够下降反响活化能或改动反响进程,然后到达深度氧化、最大极限 地去除有机污染物的意图。回来搜狐,检查更多