臭氧氧化技术在废水处理中的应用2003ppt课件

1、高级氧化技术臭氧氧化技术臭氧氧化技术，江苏大学环境学院，高级氧化技术的定义，施锐等将高级氧化过程定义为含羟基自由基的氧化过程。在20世纪80年代作为主要氧化剂。AOP的特性，臭氧的反应机理，臭氧是一种不稳定的淡蓝色气体，在常温常压下有特殊的刺激性气味。臭氧具有极强的氧化性能，在碱性溶液中的氧化电位为2.07伏，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧的强氧化性，它能在短时间内在水中自行分解，不会造成二次污染，是一种理想的绿色氧化剂。臭氧分子中的氧原子具有很强的亲电或亲原性，臭氧分解产生的新生态氧原子和具有很强氧化功能的羟基自由基在水中形成。其高活性用于水处理中的杀菌消毒、破坏有机结构等，

2、其副产物无毒，基本无二次污染。臭氧在水中可能发生的反应、臭氧在水中的反应机理、臭氧高级氧化技术(AOTs)被定义为臭氧氧化与各种水处理技术相结合，形成氧化能力较强、反应选择性较低的羟基自由基，氧化还原电位为2.80伏，强化臭氧氧化技术、臭氧与活性炭协同处理技术、臭氧/过氧化氢技术、臭氧/紫外辐射技术、臭氧生成及其与其他水处理技术的结合。 机理：基于臭氧氧化和其他水处理技术的结合，形成具有强氧化能力的羟基自由基，将各种污染物降解为二氧化碳和水。 电晕法产生臭氧的过程是在常压下，含氧气体在交变高压电场的作用下产生电晕放电。在一对电极被电介质(通常是帕克思玻璃或应时玻璃)通电后，伴随放电现象的化学反

3、应可以按照以下三个过程进行：O2E-2OE-3oOOOOOOOOO3。由于在臭氧形成过程中，电极间隙中存在扩散的蓝紫色辉光放电现象，故称之为电晕放电法。它的原理和闪电产生臭氧一样。超声波强化臭氧氧化技术，当水溶液被一定功率的超声波辐射时，水中的微小气泡核在超声波负压和正压的作用下迅速膨胀、压缩、破裂和坍塌。由于这一过程发生在纳米到微米的范围内，气泡中的气体受压后会急剧上升，达到5000千欧。高温会使气泡中气液界面的介质破裂，产生强氧化性自由基。应用超声波强化臭氧氧化技术，文献1报道了超声波强化臭氧氧化技术对偶氮染料偶氮胂的脱色效果研究：偶氮胂不能单独用超声波处理降解，但超声波处理可以明显强化偶

4、氮胂的臭氧化。将臭氧气体浓度控制在7.07mg/l，加入80W超声波是超声波和臭氧强化处理偶氮胂的最佳组合，在11min内不仅可以达到90%的脱色率，而且可以节省48%的臭氧用量。臭氧/活性炭协同降解技术，即每升含臭氧的水中悬浮几毫克活性炭或炭黑，在水相中引发链式反应，臭氧迅速转化为羟基自由基。在活性炭的存在下，臭氧对羟基自由基的化学计量产率较高。与单独使用臭氧相比，臭氧/活性炭技术可以更快地降解有机物；然而，活性炭对有机物臭氧化的影响与有机物的种类有关，对与臭氧反应速率较低的有机物影响更大。例如，臭氧/活性炭对乙酸钠的降解率是单独臭氧化的5倍，而对苯甲酸和对氯苯甲酸的臭氧化率小于单独臭氧化的

5、1倍2。O3/H2O2高级氧化技术，O3/H2O2氧化过程中污染物的降解速率比单一氧化过程快2200倍。O3/H2O2系统参见李中3-4研究了O3和H2O2在含有一种或几种污染物的碱性溶液中的高级氧化过程，提出当有机磷的浓度远大于O3时，是一种自由基反应机理，自由基反应速率与污染物浓度无关；当磷浓度远低于臭氧浓度时，有机物的降解主要受臭氧氧化控制。提出了反应动力学模型，推导了O3和污染物在高级氧化过程中的衰减速率方程。该模型预测O3的衰减速率主要受O3、H2O2和HO-2浓度的影响，与污染物浓度无关，特别是当酸碱度大于7时。碱性溶液中硝基苯的过氧化物氧化动力学数据也证实了这一预测。例如，5:甲

6、基叔丁基醚作为一种汽油添加剂，在过去20年中被广泛使用，导致美国和加拿大的地下水受到污染。甲基叔丁基醚的浓度高达2.0毫克/升。传统的处理方法效率低，汽提处理困难。当甲基叔丁基醚去除率达到95%时，汽水比大于2001。甲基叔丁基醚与颗粒活性炭亲和力低，处理效果差，成本高；在有氧条件下使用特殊菌株进行生物处理，但细菌生长缓慢，生物量产量低。该技术依靠生成的高反应性羟基与大多数有机化合物选择性反应，其速率常数高达106109 s-1。O3/UV高级氧化技术是在可见光或紫外光作用下的光化学氧化过程，因其反应条件温和(常温常压)和氧化能力强而发展迅速。O3/UV法始于20世纪70年代，主要用于废水处理

7、，以解决有毒和不可生物降解物质的处理问题。臭氧被紫外线辐射催化，形成各种自由基，包括羟基自由基，使大多数有机物质产生二氧化碳和水。采用这种先进的氧化技术，可以处理高氨氮、高化学需氧量、低生化需氧量的垃圾渗滤液和含复杂烃类的石油化工废水。紫外光-臭氧光氧化臭氧的氧化电位为2.07伏。紫外光-臭氧比单独使用臭氧能更好地净化水质。(1)、(2)、(3)、文献6报道了用臭氧/紫外线处理梯恩梯炸药废水。梯恩梯具有很强的生物毒性和很高的化学稳定性，常规的生化方法很难奏效。本实验利用254 nm紫外光与臭氧结合，研究了纯臭氧、纯紫外光照射和O3/紫外条件下对梯恩梯的去除率。后者的去除效率最高。在紫外光的协同

8、作用下，臭氧有效地破坏了有机化合物的分子结构，并最终由于羟基自由基的形成而将其矿化。臭氧技术应用中的问题a .当用低浓度臭氧处理有机物时，它不能将其完全氧化成二氧化碳和水，而是产生一系列中间产物，如醛和羧酸；臭氧的低溶解度限制了臭氧在水处理中的应用。c .臭氧生产要求进入发生器的空气质量高，臭氧具有腐蚀性，要求设备和管道使用耐腐蚀材料或进行防腐处理；臭氧极其不稳定。重量浓度低于1%的臭氧在常温(常压)下在空气中的半衰期为16小时，当水中臭氧浓度为3毫克/升时，半衰期仅为30分钟左右。结论：无论是超声波强化臭氧、活性炭协同臭氧还是臭氧与紫外辐射联合臭氧，其实质都是产生氧化能力较强、选择性较低的羟基自由基，其氧化还原电位(2.80伏)比臭氧高35%。 因此，它可以降解各种废水中结构稳定、生物降解性低的污染物，不会形成二次污染，在废水处理中具有广阔的应用前景。参考文献1胡、钱梦录、高。超声强化臭氧偶氮染料脱色效率研究J.中国给水与排水，1999，15(11):1-4 .2张，于刚，等.臭氧/活性炭协同降解有机物的初步研究J.中国环境科学，2000，20 .高级氧化过程中废水中有机污染物的降解J.化学工业进展，1998，17(4): 51-53 .4中力。高级氧化法降解有机污染物。中国工程学报，1999，7(2