高级氧化技术-臭氧研究(与“臭氧”相关文档共16张)

臭氧氧化污水处理技术

臭氧分子第1页，共16页。目前国内污水影响环境问题严重内蒙古拉僧庙工业园区每天大量的工业污水流向黄河滩

兰州段黄河第2页，共16页。污水处理主要方法分类物理法化学法生物法离心沉淀气浮法

重力沉淀化学沉淀法还原法氧化法活性污泥法自然生物处理法生物膜法臭氧氧化技术第3页，共16页。臭氧高级氧化技术臭氧高级氧化技术：是指通过化学和物理化学的方法使臭氧分解产生羟基自由基，通过羟基自由基将污水中的污染物转化成低毒的易生物降解的中间产物，或将其直接矿化成无机物。优点：该技术具有高效、彻底、使用范围广、无二次污染等特点。第4页，共16页。a臭氧发生器的电耗b需配置气体净化装置·OH的三种典型反应机理亲核反应。优点：该技术具有高效、彻底、使用范围广、无二次污染等特点。（2）臭氧的氧化性具有选择性，难彻底去除水方法中的化学需氧量（COD）和总有机碳量飞方（TOC）。（2）水中的臭氧与碱等因素作用下分解产生活泼的自由基，主要为•OH与污染物质的反应。k是给定pH值得拟一级反应速率常数。第二步是·OH无选择性地同水中的溶解物发生快速反应臭氧在水中的分解是模拟一级动力学模型。臭氧与不同物质的反应速率分析k/L•mol-1•s-1+→O3+OH-+H2O→+O2+OH-（2）臭氧的氧化性具有选择性，难彻底去除水方法中的化学需氧量（COD）和总有机碳量飞方（TOC）。反应机理分为：克里吉（Criegee）机理、亲电反应目前国内污水影响环境问题严重臭氧氧化机理臭氧通过两种不同的途径与物质反应分为：

直接氧化和间接氧化不同的反应途径产生不同的氧化产物而且受不同动力学机理控制：（1）臭氧分子通过亲电或亲核作用直接参与反应。（2）水中的臭氧与碱等因素作用下分解产生活泼的自由基，主要为•OH与污染物质的反应。第5页，共16页。直接氧化臭氧直接氧化有机物是一种有选择性、低反应速率的反应。反应机理分为：克里吉（Criegee）机理、亲电反应亲核反应。（1）克里吉机理由于臭氧具有偶极结构，不饱和键与臭氧分子的反应导致键的断裂。

不饱和键与臭氧的水相反应第6页，共16页。（2）亲电反应臭氧分子中含正电荷的氧原子将最先攻击电子云密度高的部位。比如含供电子基团的芳环分子，在苯环的邻位和对位上的碳原子的电子云密度相对较高，较易受到攻击。（3）亲核反应亲核反应的机理与亲电反应相反，臭氧分子中含负电荷的氧原子会攻击那些含有吸电子基团的碳原子。

第7页，共16页。不同的反应途径产生不同的氧化产物而且受不同动力学机理控制：臭氧高活性在水中极不稳定，半衰期从几十秒到几分不等，取决于pH值、水温、水中有机物和无机物的浓度。臭氧在水中的分解机理+O3→++H2O→+O2+OH-+H2O→+O2+OH-（2）臭氧的氧化性具有选择性，难彻底去除水方法中的化学需氧量（COD）和总有机碳量飞方（TOC）。b水中的杂质M会引发臭氧分解从而产生另一些自由基(·OH、、)。臭氧在水中的分解是模拟一级动力学模型。直接氧化和间接氧化a臭氧与水中的OH-反应生成和;链引发是两个电子传递过程或者臭氧的一个氧原子传递至氢（1）臭氧与其他常规水处理单元相结合。臭氧与不同物质的反应速率分析

物质名称k/L•mol-1•s-1物质名称k/L•mol-1•s-1H2S3×109NH3~5

富马酸~105

硝基苯0.09CL-

＞104HOCN＜10-2

苯酚~103乙酸＜3×10-3

随着人们不断深入研究臭氧的氧化机理，初步总结出臭氧对各类有机物的臭氧化反应速率的氧化顺序：链烷基＜醛＜醇＜多环芳香烃＜酚＜胺＜链烯烃。有机物中存在推电子基团会加快臭氧化反应速率，若存在吸电子基团就会减弱臭氧对有机物的反应活性。第8页，共16页。间接反应

臭氧高活性在水中极不稳定，半衰期从几十秒到几分不等，取决于pH值、水温、水中有机物和无机物的浓度。臭氧在水中的分解是模拟一级动力学模型。

-(d[O3]/dt)pH=k[O3]

k是给定pH值得拟一级反应速率常数。间接氧化反应的路径是自由基反应：第一步是臭氧的分解，形成一系列的次生氧化剂（主要为·OH）。第二步是·OH无选择性地同水中的溶解物发生快速反应（k=108~1010L•mol-1•s-1

)。第9页，共16页。间接反应机理分析：（1）Hoigne,Staeheclin和Bader机理臭氧在水中的分解反应是产生自由基的链式反应过程。链引发的反应物主要分为两类：a

臭氧与水中的OH-

反应生成和;b

水中的杂质M会引发臭氧分解从而产生另一些自由基(·OH、、)。

臭氧在水中的分解机理第10页，共16页。（2）Gordon,Tomiyasu,Fukutoml机理链引发是两个电子传递过程或者臭氧的一个氧原子传递至氢氧根离子，臭氧分解机理步骤如下：

O3+OH-→+O2

+O3→++OH-→+H2OO3+→+O2

+

H2O→+O2+OH-

+→+HO2+→O3+OH-+O3→+O2第11页，共16页。臭氧技术在水处理中应用简介臭氧技术缺点有：（1）臭氧技术的操作费用比较高。

a臭氧发生器的电耗b需配置气体净化装置

c臭氧处理单元材质要求高（2）臭氧的氧化性具有选择性，难彻底去除水方法中的化学需氧量（COD）和总有机碳量飞方（TOC）。

第12页，共16页。针对臭氧缺陷改进（1）臭氧与其他常规水处理单元相结合。

O3-活性污泥

O3-活性炭吸附O3-生物膜O3-絮凝-O3O3-超声波O3-气浮O3-生物活性炭O3-絮凝-生物膜O3结合工艺第13页，共16页。（2）引发臭氧分解产生比臭氧活性更高，并且基 本无选择性地各类自由基（主要为·OH）。·