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1、第20卷第4期能源环境保护Vol.20,No.42006年8月EnergyEnvironmentalProtectionAug.,2006综述与专论一种新型的水处理高级氧化技术———金属催化臭氧化冯涛,刘洪波,孙月峰(天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘要:介绍了均相和非均相金属催化剂能增强臭氧氧化能力,进而提高废水中有机物的去除效率。阐述了金属催化臭氧化技术降解有机污水的机理、工艺流程及在水处理中的应用进展。提出了金属催化臭氧化技术应加强对高效催化剂、新型反应器的研制及催化过程中反应机理、影响因素的研
2、究等。关键词:催化臭氧化;催化剂;水处理中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1006-8759(2006)04-0023-04ANEWTECHNOLOGYOFADVANCEDOXIDATIONPROCESSESINWATERTREATMENT-METAL-CATALYTICOZONATIONFENGTao,LIUHong-bo,SUNYue-feng(SchoolofEnvironmentScienceandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)A
3、bstract:Itisshownthathomogeneousandheterogeneousmetal-catalystcanenhancetheremovalefficiencyoforganicpollutantsinwastewater.Thetechnologyofmetal-catalyticozonationanditsdegradationmechanismofeffluent,processandapplicationinwatertreatmentarere2viewed.Furthermor
4、e,thedevelopmenttrendsofmetal-catalyticozonation,suchasthedevelopinganddesigningofcatalystandnewreactor,researchofreactionmechanismandeffectfactorsetc.wereproposed.Keywords:catalyticozonation;catalyst;watertreatment金属催化臭氧化技术是近年发展起来的一种1均相金属催化臭氧化在常温常压下将那些难以用臭氧单独
5、氧化的有机[7]Abdo等对染料废水进行研究时发现硝酸物氧化降解的新型高级氧化技术。同其它高级氧银、硫酸锌或硫酸铜和三氧化二铬的加入加快了化技术如O3/H2O2、UV/O3、TiO2/UV和UV/H2O2一[8]染料废水的臭氧化脱色过程。Andreozzi等在研究样,金属催化臭氧化技术也是利用反应过程中产酸性条件下乙二酸降解动力学时发现:单独臭氧生氧化性自由基(羟基自由基)来氧化分解水中的与乙二酸不反应的行为由于Mn(Ⅱ)离子的加入有机物从而达到水质净化。根据所用催化剂物相而被克服,臭氧化实验结果表明Mn(Ⅱ)离子
6、在的不同,此项技术大致可分为两类:利用溶液中金pH为0和4.7时起着不同的催化作用。当pH=0属(离子态)的均相金属催化臭氧化和以固体金时Mn(Ⅱ)通过Mn(Ⅳ)氧化为Mn(Ⅲ)被认为是属、金属氧化物或负载在载体上金属或金属氧化整个氧化过程的速度控制步骤,反应速度对臭氧[1～6]物为催化剂的非均相金属催化臭氧化。和Mn(Ⅱ)浓度都为一级反应而与乙二酸浓度无关,当溶液中加入MnO2时最初出现的短暂过渡阶收稿日期:2006-03-14段消失证实所建议机理。当pH=4.7时为自由基第一作者简介:冯涛(1980-),男,河
7、南开封人,在读硕士研究生。氧化机理,他们认为乙二酸和Mn(Ⅲ)形成一中间·24·冯涛等一种新型的水处理高级氧化技术———金属催化臭氧化-5产物,这种中间产物是自由基链的引发剂,这与铁等(所有金属离子浓度=6×10mol/L)的作用[9]Nowell和Hoigne的论述相一致;因为Mn(Ⅲ)离下,含腐殖酸水溶液(TOC大约=11mg/L,pH=子是羧酸、乙醛和乙醇的有效氧化剂,其过程如7)进行臭氧化时得出:Mn(Ⅱ)与Ag(Ⅰ)催化效果下:最好,最大臭氧化时间30min时TOC去除率分别+Mn(Ⅱ)+O3+2H→Mn
8、(Ⅳ)+O2+H2O(1)达到62.3%和61%,其结果见表1。由表1可见,Mn(Ⅳ)+Mn(Ⅱ)→2Mn(Ⅲ)(2)与同样条件下单独臭氧化相比,其TOC去除率有2-2-Mn(Ⅲ)+nAO→Mn(Ⅲ)(AO)n(3)所增大,且去除每mgTOC所耗的臭氧剂量大大减2--Mn(Ⅲ)(AO)n→Mn(Ⅱ)+AO+(n-1)少。表2中讨论了单独臭氧化与同样条件下Mn
