臭氧氧化技术在废水处理中的应用2003.ppt

高级氧化技术臭氧氧化技术TechnologyofOzoneOxidation，江苏大学环境学院殷甘，高级氧化技术的定义，1980年代，Glaze等人把高级氧化技术(AdvancedOxidationProcess，AOP )和羟基自由基(.OH )作为主要的氧化剂AOP的特征、臭氧的反应机制、臭氧是常温常压下具有不稳定、特殊刺激性气味的浅蓝色气体。 臭氧具有非常强的氧化性能，在碱性溶液中具有2.07V的氧化电位，其氧化能力仅次于氟，比氯和高锰酸钾高。 臭氧的强氧化性，在水中能在短时间内自分解，无二次污染，是理想的绿色氧化剂。 臭氧分子中的氧原子具有强的亲电子或亲质子性，形成了臭氧分解生成的新生态氧原子和在水中具有强氧化作用的羟基自由基OH，它们的高度活性用于水处理中杀菌消毒和有机物结构破坏等，其副产物无毒，二次污染几乎没有臭氧在水中可能发生的反应、臭氧在水中的反应机理、臭氧的高级氧化技术(AOTs )被定义为：臭氧氧化和各种水处理技术的组合，形成氧化性更强、反应选择性低的羟基自由基，其氧化还原电位为2.80V 超生强化臭氧氧化技术臭氧与活性炭的协同处理技术臭氧/过氧化氢技术臭氧/紫外辐射技术、臭氧的产生与其他水处理技术相结合，机理：根据臭氧氧化和其他水处理技术的结合形成氧化力强的羟基，将各种污染物分解为二氧化碳和水。 用电晕法生成臭氧的过程是在常压下使含氧气体在交变高压电场下进行电晕放电。 一对电极间隔被电介质(通常是pyrex玻璃或石英玻璃)通电后伴随放电现象的化学反应，在O2 e-2O e-3OO3O2 OO3臭氧形成的过程中，在电极间隙发生蓝紫色辉光放电现象，因此被称为电晕放电法。 和雷电产生臭氧的原理一样。 1 .超声波加强臭氧氧化技术，当一定功率的超声波照射到水溶液中时，水中的微泡核在超声波负压和正压的作用下迅速膨胀和压缩、破裂和崩溃。 因为这个过程发生在纳米级到微米级的范围，气泡内的气体受到压力急剧升温，达到了5000K。 高温分解气泡内的气液界面的介质，产生强氧化性的自由基。 通过超声波强化臭氧氧化技术的应用，文献1通过超声波强化臭氧氧化技术，研究了偶氮染料偶氮I的脱色性能：虽然仅靠超声波处理不能分解偶氮I，但超声波对臭氧氧化偶氮I有明显的强化作用。 臭氧气体浓度控制在7.07mg/l，加80W超声波，是超声波和臭氧强化处理的偶氮I的最佳组合，在11min内脱色率达到90%，可节约48%的臭氧投入量。 2臭氧/活性炭共同分解有机物的处理技术是，每升含臭氧的水悬浮几毫克的活性炭和碳黑，在水相中发生连锁反应，加速臭氧向羟基自由基的转换。 存在活性炭时，臭氧转化成羟基自由基的化学计量收率高。 与单独的臭氧作用相比，臭氧/活性炭技术虽然有机物的分解速度快，但活性炭对有机物臭氧化的影响与有机物的种类有关，与臭氧反应速度越小的有机物越显着。 例如，臭氧/活性炭对醋酸钠的分解速度是单独臭氧化分解速度的5倍，而p苯甲酸、p氯苯甲酸的臭氧化速度与单独臭氧化相比，不是1倍2。 3.O3/H2O2高度氧化技术、污染物在O3/H2O2氧化过程中的分解速度比单一氧化过程快2200倍。 O3/H2O2系统似乎是所有高级氧化过程中最有效的处理饮用水的方法。 向臭氧水溶液中加入H2O2的话，臭氧分解引起的羟基自由基的产生会显着加速。钟理3-4研究了O3和H2O2组合在含有一种或几种污染物的碱性溶液中分解有机物的高度氧化过程，如果有机物p的浓度比O3的浓度高得多，则为自由基反应机制，自由基反应速度与污染物浓度无关，建议p的浓度为O3 并提出了反应动力学模型，导出了O3和污染物在高度氧化过程中的衰减速度方程式。 在该模型中，O3的衰减率主要受O3、H2O2、HO-2浓度的影响，与污染物浓度无关，特别是在pH为7以上的情况下被预测。 该预测也通过硝基苯在碱性溶液中的过氧化物动力学数据得到了证实。 例如5:MTBE作为汽油添加剂在过去20年中被广泛使用，结果引起了美国和加拿大的地下水污染，MTBE的浓度高达2.0mg/L。 传统处理方法效率低，放散法处理困难，MTBE去除率达到95%时，钠比大于2001。 MTBE采用与粒状活性炭亲和性低、处理效果差、成本高的特殊菌株在好氧条件下进行了生物处理，但细菌生长慢、生物量收率低。 在本技术中，依赖于生成的高反应活性的羟基自由基与很多有机物有选择地反应，其速度常数高达106109s-1。 4.O3/UV高度氧化技术，这是在可见光或紫外光的作用下进行的光化学氧化过程，其反应条件温和(常温、常压)，因氧化能力强而迅速发展。 O3/UV法始于1970年代，主要进行了废水处理的研究，解决了有毒不能生物分解的物质的处理问题。 臭氧被紫外线催化，形成含有羟基自由基的各种自由基，使很多有机物生成CO2和水。 利用这种先进的氧化技术，可以处理高氨含量、高COD、低BOD垃圾渗滤液、含复杂烃的石油化工废水等。 紫外光臭氧光氧化法(O3/UV )臭氧的氧化电位为2.07V。 紫外光臭氧净化水的效果比单纯使用臭氧更好。 (1)、(2)、(3)、文献6报道了用O3/UV处理TNT炸药废水的研究。 TNT的生物毒性大，化学稳定性高，通常的生物化学法得不到效果。 在实验用254nm的紫外光中配合了臭氧，研究了单纯臭氧、单纯紫外光照射及O3/UV的情况下的TNT去除率，后者去除效率最高，臭氧在紫外光的协同作用下通过羟基自由基的形成有效地破坏有机物的分子结构，最终矿化。 臭氧技术应用中存在的问题是，a .低浓度臭氧处理有机物不能完全氧化成二氧化碳和水，生成醛、羧酸等一系列中间产物，b .臭氧溶解度低，限制了臭氧在水处理中的应用。 c .臭氧生产中进入发生器的空气质量高，臭氧有腐蚀性，设备和配管要求使用耐腐蚀材料或进行防腐处理的d .臭氧极不稳定重量浓度在I%以下的臭氧在常温(常压)的空气中的半衰期为16小时，水中臭氧浓度为3mg/L的情况下，半衰期为结语、臭氧无论是通过超声波强化，还是与活性炭的协同效果，还是与臭氧、紫外线的协同效果，本质上产生了氧化性更强、选择性低的羟基，其氧化还原电位(2.80V )比臭氧高35%，因此在各种废水中参考文献1胡文容、钱梦马录、高廷耀.超声波强化臭氧染料脱色性能J .中国供水排水，1999，15 (11 ) :1-4.2张彭义、馀刚、孙海涛等.臭氧/活性炭共同分解有机物的初步研究J .中国环境科学， 20(2):59-162.3钟理、吕扬效应李小莹.废水中有机污染物的高度氧化过程的分解J .化学工业的进展，1998年17(4):51-53.4 con nongli.dgeadationoforgunicportinstityaddationprocesses j .chinajournal engineeri