臭氧催化剂反应原理

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《臭氧催化剂反应原理》

  臭氧是氧的同素异体，含有3个氧原子。臭氧在常温常压下为淡蓝色气体，水中溶解度为9.2mlO3/L，高于氧(42.87mg/L)，水中溶解浓度高于20mg/L时为紫蓝色。臭氧具有较强的氧化性，氧化还原电位为2.07V，单质中仅低于F2(3.06V)。臭氧可将废水中残留的大分子、长链条、生物分解困难的有机物部分直接矿化为二氧化碳和水，部分分分解为小分子易生物分解物质，破坏不可生物分解的有机物结构，降低毒性，提高B/C比，保证后续生物化学法的处理效果。

  臭氧在工业废水处理中应用非常普遍，水溶液中臭氧和有机物的作用主要有臭氧分子的直接氧化作用和臭氧分解后产生OH羟基强氧化作用。

  传统臭氧氧化技术以直接氧化为主，传质效果差，选择性极高，臭氧利用率低，投资运行成本高。

  臭氧催化氧化技术是在氧化系统内加入过渡金属离子，对臭氧氧化产生明显的催化效果，可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中产生的增加OH浓度，提高臭氧氧氧化效果。

目前，催化臭氧技术分为两种类型:均相臭氧化和非均相臭氧化。均相臭氧化是指在水中加入溶解性的过渡金属离子，达到催化臭氧化的效果。非均相臭氧催化剂以固态形式存在，易于分离，流程简单，避免了催化剂的流失，降低了水的处理成本。

反应机理::

  臭氧化学吸附在催化剂表面，生成活性物质后与溶液中的有机物反应。这种活性物质可能是OH，也可能是其他形态的氧气。

  有机物分子通过化学键的作用吸附在催化剂表面，进一步与气相或液相中的臭氧反应。首先，有机物迅速被催化剂载体吸附，载体表面的氧化物与其形成一些小厨房，然后这些小厨房被臭氧和OH氧化。

  臭氧和有机物分子同时被吸附在催化剂表面(络合物的作用)，之后两者发生了反应。从还原状催化剂开始，臭氧会氧化金属，臭氧在还原状金属上的反应会产生HH，有机物会被氧化催化剂吸附，然后通过电子转移反应氧化，再次产生还原状催化剂。有机物容易从催化剂中吸出(脱附)，然后进入本体溶液，或者被OH和臭氧氧化。

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