水处理多相催化臭氧化技术研究现状

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1、水处理多相催化臭氧化技术研究现状摘要：在难降解废水处理的研究与实践中，多相催化臭氧化技术作为一种新型高级氧化技术，受到了人们的高度关注。本文主要介绍了多相催化臭氧化降解水中有机物的应用及其反应机理的研究进展，此外还分析了该技术的应用前景并提出了研究中所存在的问题。关键字：多相催化臭氧化；催化剂；水处理ResearchstatusofheterogeneouscatalyticozonationinwatertreatmentAbstract：Theapplicationoftheheterogeneouscatalyticoz

2、onationtechnologytotreatrefractoryorganicpollutantsinwaterhasgottenmoreandmoreattentionsrecently.Thisarticlepresentstheheterogeneouscatalyticozonationoforganiccontaminantsinwaterbymetalandmetallicoxidesanditsmechanism.Theprospectoftheheterogeneouscatalyticozonationa

3、ndsomeproblemsarealsoanalysised.Keywords:heterogeneouscatalyticozonation;catalyst;watertreatment0前言水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，随着我国国民经济的快速发展，含有高浓度、毒性大、种类繁多的有机污染物的废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。现有处理废水的方法主要有物理法、化学法、物化法及生化法。其中，生化法由于其运行费用低，管理方便而得到广泛应用。但利用现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较

4、困难，并且化工废水常具有高化学稳定性、难生物降解、有毒有害等特点，用生化法难以满足日益提高的水质要求[1]，而催化臭氧化作为近年来污水处理领域兴起的新技术，其可通过氧化提高污染物的可生化性或将其直接矿化，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。催化臭氧化技术是基于臭氧的高级氧化技术，它将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全的问题。催化臭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

5、术中，催化剂分布均匀且催化活性高，作用机理清楚，易于研究和把握。但是，它的缺点也很明显，催化剂混溶于水，导致其易流失、不易回收并产生二次污染，运行费用较高，增加了水处理成本[2]。多相催化臭氧化法利用固体催化剂在常压下加速液相（或气相）的氧化反应，催化剂以固态存在，易于与水分离，二次污染少，简化了处理流程，因而越来越引起人们的广泛重视。本文主要将近年来多相催化臭氧化的应用研究及发展现状做综述。1多相催化臭氧化对于多相催化臭氧化技术，固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键。研究发现，多相催化剂主要有三种作用。一是吸附

6、有机物，对那些吸附容量比较大的催化剂，当水与催化剂接触时，水中的有机物首先被吸附在这些催化剂表面，形成有亲和性的表面螯合物，使臭氧氧化更高效。二是催化活化臭氧分子，这类催化剂具有高效催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在这类催化剂的作用下易于分解产生如羟基自由基之类有高氧化性的自由基，从而提高臭氧的氧化效率。三是吸附和活化协同作用，这类催化剂既能高效吸附水中有机污染物，同时又能催化活化臭氧分子，产生高氧化性的自由基，在这类催化剂表面，有机污染物的吸附和氧化剂的活化协同作用，可以取得更好的催化臭氧氧化效果[3]。在多相催化

7、臭氧化技术中涉及的催化剂主要是金属氧化物（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)以及具有较大比表面积的孔材料。这些催化剂的催化活性主要表现对臭氧的催化分解和促进羟基自由基的产生。臭氧催化氧化过程的效率主要取决于催化剂及其表面性质、溶液的pH值，这些因素能影响催化剂表面活性位的性质和溶液中臭氧分解反应[4]。1.1（负载）金属催化剂通过一定方式制备的金属催化剂能够促使水中臭氧分解,产生具有极强氧化性的自由基,从而显著提高其对水中高稳定性有机物

8、的分解效果。许多金属可用于催化臭氧氧化过程中,如钛、铜、锌、铁、镍、锰等。Legube等[5]研究了在Cu系催化剂作用下，臭氧氧化对饮用水中的有机物去除效果发现：腐植酸和水杨酸的催化臭氧化导致TOC去除率与同样实验条件下单独臭氧氧化相比有较大增加。张彭义等[6]以Al2O3为