臭氧處理技術(shù)降低廢水中COD的作用機(jī)制

氧具備極強(qiáng)的氧化性能，其氧化還原電位可達(dá)2.07eV。該氧化過(guò)程主要通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)：一是臭氧分子直接與污染物發(fā)生反應(yīng)；二是臭氧分解后產(chǎn)生的羥基自由基與污染物分子進(jìn)行作用。盡管單獨(dú)使用臭氧可在一定范圍內(nèi)去除有機(jī)物，但其自身利用率有限，對(duì)污染物的清除往往不夠充分。

臭氧催化氧化技術(shù)，是在臭氧系統(tǒng)中加入催化劑，以大幅提升臭氧的分解效率，進(jìn)而大量生成羥基自由基（·OH），從而無(wú)差別地分解水中有機(jī)物。該技術(shù)是為克服單一臭氧氧化效率不足而發(fā)展起來(lái)的創(chuàng)新方法。

催化劑在臭氧氧化過(guò)程中的功能，主要體現(xiàn)在促進(jìn)臭氧轉(zhuǎn)化為氧化性更強(qiáng)的羥基自由基，進(jìn)而顯著提升整體氧化效能。

該技術(shù)的核心原理在于借助催化材料，將強(qiáng)氧化劑臭氧轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆浞沁x擇性氧化特征的羥基自由基（·OH）。羥基自由基的氧化能力優(yōu)于臭氧分子，且反應(yīng)不具有選擇性，能夠有效分解廢水中的多種有機(jī)污染物。在催化體系內(nèi)，臭氧與廢水共同進(jìn)入催化氧化塔，向上流過(guò)催化填料層，在此過(guò)程中產(chǎn)生大量羥基自由基。這些自由基可將廢水中難降解的大分子有機(jī)物通過(guò)斷鏈、開(kāi)環(huán)等作用轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，并進(jìn)一步礦化為二氧化碳與水。臭氧最終分解為氧氣，無(wú)二次污染，確保出水水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)形態(tài)差異，臭氧催化劑可分為均相型與非均相型。均相催化劑主要借助溶液中金屬離子的催化功能，而非相催化劑則通常采用固態(tài)金屬、金屬氧化物或承載于載體上的金屬及金屬氧化物作為活性組分。這些催化劑能促使臭氧將有機(jī)物直接氧化為CO?和H?O，或?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)物分解為更易處理的小分子物質(zhì)。

引入催化劑后，臭氧的利用效率與有機(jī)物礦化能力均獲得顯著提升。采用復(fù)合多孔高強(qiáng)度的硅鋁鈦材料作為載體，并加入不易溶失的催化成分，增強(qiáng)了催化劑的穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)了使用壽命，也避免了定期投加的繁瑣。此外，該催化劑擁有較大的比表面積，處理水量大，可延長(zhǎng)廢水與催化劑的接觸時(shí)間，節(jié)省占地空間，并能依據(jù)水質(zhì)水量的波動(dòng)靈活調(diào)整，適應(yīng)性與抗沖擊負(fù)荷能力突出。

市面常見(jiàn)臭氧催化劑按照載體分為以下幾類(lèi)：

• 陶粒/陶土類(lèi)：物理鍵的結(jié)合，物理強(qiáng)度差，催化劑易流失，壽命短；

• 活性炭類(lèi)：物理鍵的結(jié)合，催化劑易流失，壽命短，柱狀類(lèi)增大反洗的水頭損失；

• 硅鋁復(fù)合材料類(lèi)：在傳統(tǒng)陶粒的基礎(chǔ)上引入部分氧化鋁成型作為載體，是陶粒載體催化劑的升級(jí)版，具有生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，強(qiáng)度相對(duì)較大，硬度更高，磨損相對(duì)陶粒較低，但仍容易磨損掉粉，部分填料掉粉會(huì)使出水顯色。

• 活性氧化鋁類(lèi)：基體與催化組分以化學(xué)鍵結(jié)合，催化組分不易流失，壽命長(zhǎng)，中性條件下抗污染能力強(qiáng)，效果穩(wěn)定。

深圳科力邇公司采用多種過(guò)渡金屬氧化物及貴金屬為催化組分，對(duì)不同廢水具有極佳的適應(yīng)性和高催化活性，催化臭氧高效轉(zhuǎn)化產(chǎn)生·OH，氧化效率比傳統(tǒng)臭氧催化氧化提高2~5倍，采用該技術(shù)可有效降低污水COD。

高效非均相催化劑關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):

(1)采用多種過(guò)渡金屬氧化物為催化組分，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)及工程驗(yàn)證，調(diào)整材料的配比使催化劑對(duì)不同廢水具有極

佳的適應(yīng)性，同時(shí)提供高催化活性；

(2)采用中低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，在保證活性組的同時(shí)，有效減少生產(chǎn)能耗以及催化劑使用過(guò)程中的流失率，防止二次污染;

(3)以高活性組分材料為催化劑載體，采用多孔結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積，并摻雜不易流失催化組分，提高催化劑的穩(wěn)定性能。載體機(jī)械強(qiáng)度大、使用壽命長(zhǎng)。

(4)催化劑可有效降低反應(yīng)活化能，從而達(dá)到深度氧化、最大限度地去除有機(jī)污染物的目的。

(5)可加速臭氧在水中的自分解，增加水中產(chǎn)生的·0H 濃度，從而提高臭氧氧化效果，氧化效率比單純臭氧氧化提高2~5 倍。

(6)采用原子沉積對(duì)催化劑進(jìn)行改性技術(shù)，催化劑載體縣有超親水性，催化劑不易污染、結(jié)垢和堵塞，可長(zhǎng)周期運(yùn)行。