臭氧高级氧化技术在水处理领域的研究进展

摘 要：该文分析了臭氧氧化技术的特点和局限性，并介绍了目前发展较快的催化臭氧化技术和臭氧联用技术，展望了其发展趋势。

关键词：臭氧氧化；催化臭氧化；臭氧联用技术

中图分类号 X703.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）16-00104-02

臭氧（O3）具有强氧化性，但与各种有机、无机物质发生反应时选择性较大，反应活性差距大。针对这一局限，人们对臭氧水处理作出了两类改进：臭氧反应的自身改进，即催化氧化臭氧技术；臭氧处理单元与其他技术相结合。

1 催化臭氧氧化技术

催化臭氧氧化技术借助各项催化手段，充分反应产生足量具有高氧化性的自由基，以氧化分解水中污染物质，强化了臭氧的氧化功能。

1.1 O3/UV O3/UV以O3为氧化剂，将紫外线UV作为能源，臭氧在紫外线照射下分解产生活泼的次生氧化剂，氧化难降解有机物。周琳琳[1]等人利用O3/UV对水中五氯酚（PCP）进行降解，并比较了单独使用紫外光照射、臭氧氧化、光催化法的效果，结果表明O3/UV降解效果最好。童少平[2]等研究了在相同条件下O3/UV、O3和O3/UV+MnO2的效果，结果表明中间产物H2O2对O3/UV降解效率提高有促进作用。

1.2 均相催化臭氧化法 均相催化臭氧氧化以溶液中的某些金属离子（一般为过渡金属离子）为催化剂，提高O3分解率，产生足量的自由基，促进氧化功能。李鑫[3]等研究了酸性红B染料废水的处理效果受pH值、Fe2+浓度、O3流量等因素的影响，结果表明，Fe2+浓度的增加促进脱色率的提升，但达到0.5mmol/L后，继续增大Fe2+浓度反而不利于脱色。

1.3 非均相催化臭氧化法 非均相催化臭氧化具有催化剂制备工艺简单、易于回收处理、水处理成本较低、活性高等优点，日益受到研究者的关注。

尹琳[4]等利用O3对染料废水进行处理时，选用Zn-黏土矿物作为催化剂，实验效果可观。尹琳[5]还利用O3对活性艳红X-3B进行氧化，选择Ti-凹凸棒石作为催化剂，实验表明，COD去除率从单独臭氧化的21.5%提升至73.8%。

2 臭氧联用技术

2.1 超声强化臭氧氧化技术 超声波的超声空化作用，通过声场中质点振动、次级衍生波等效应，为有机物的降解提供了更多的途径，强化了O3的氧化效能。高丽等[6]使用超声强化臭氧氧化技术，证实不论是酸性、碱性条件，超声都可以促使臭氧分解产生·OH。谭江月[7]将O3对硝基苯胺废水进行降解时，分别采用单频和双频超声技术予以联用，结果表明，双频时O3对废水的处理效果更佳。

2.2 臭氧-生物活性炭联用技术 臭氧-生物活性炭联用技术普遍应用于给水深度处理，其流程基本是在“混凝→沉淀→过滤”的基础上，增加臭氧-生物活性碳单元。李绍峰等[8]用臭氧-生物活性炭联用技术搭配膜技术处理自来水，高锰酸盐指数去除率达68.0%，运行效良好。JANS等[9]观察悬浮活性炭或炭黑对于特征溶液中臭氧转化速率的影响，结果表明，活性炭存在时，臭氧转化为羟基自由基产率较高。

2.3 O3/H2O2高级氧化技术 O3/H2O2系统对污染物的降解速率是单一氧化过程的2～200倍，氧化过程不产生二次污染，是所有高级氧化过程中最有效的处理饮用水的方法。张萌[10]等探究了O3/H2O2去除复选药剂丁基黄药，结果表明，臭氧投加量一定，丁基黄药去除率随H2O2投加量的增加而提高。陈嘉祺[11]等使用O3/H2O2去除制浆液色度，结果表明，O3/H2O2体系对制浆液有极好的色度去除效果。童少平[12]等研究发现，H2O2与臭氧协同降解污染物质时，水中必须存在溶解臭氧，H2O2的最佳投加量取决于臭氧与有机污染物的反应活性。

3 结语

催化臭氧氧化技术强化了臭氧氧化单元的氧化能力，弥补了臭氧具有高选择性的不足；根据工程需求合理选择臭氧联用技术，产生了数种高效组合。二者是将来臭氧化技术发展的一大趋势，还需要广大科研工作者进一步研究。

參考文献

[1]周琳琳，孟长功.臭氧氧化-光催化降解水中的五氯酚[J].石油化工，2007，36：739-743.

[2]童少平，王新.O3/UV降解水中有机物机理研究[J].环境科学，2007，28：342-345.

[3]李鑫，曾泽全.旋转填充床中均相催化氧化处理酸性红B染料废水[J].化学反应工程与工艺，2011，2：21-27.

[4]尹琳.Zn-粘土催化剂对染料废水的O3氧化降解性能的影响[J].高校地质学报，2000，6（2），260-264.

[5]尹琳，陆现彩，艾飞.Ti—凹凸棒石催化剂对染料废水的臭氧氧化降解的影响[J].硅酸盐学报，2003，31（1）：66-69

[6]高丽，马红竹.超声/臭氧联合技术处理次甲基蓝废水[J].陕西师范大学学报，2010.11：57-59.

[7]谭江月.超声波臭氧技术联用处理对硝基苯胺废水研究[J].水处理技术，2011，4：64-71.

[8]李绍峰.臭氧一生物活性炭一膜法处理自来水[J].中国给水排水 ，2002 ，18 （3）：69272.

[9]JANS，URS HOIG NE，JURG.Activated carbon black catalyzed trans formation of aqueous oz one into OH-radicals[J].Oz one：Science and Engneering ，1998，20 （1）：67 -89.

[10]张萌，田世烜.O3/H2O2法去除浮选药剂丁基黄药[J].环境工程学报，2012，6（3）：729-733.

[11]陈嘉琦，胡晓东.O3/H2O2氧化去除制浆白液色度的试验研究[J].工业用水与废水，2012，5：38-41.

[12]童少平，张志峰.O3/H2O2高级氧化技术H2O2加入量的简易控制方法[J].环境污染治理技术与设备，2006，12：46-49.

（责编：张长青）endprint