详细介绍
臭氧及废水臭氧催化氧化工艺
l 臭氧性质:
1. 在标准压力和常温下,它在水中的溶解度是氧气的13倍。
2. 臭氧比空气重,是空气的1.658倍。
3. 正常情况下,臭氧极不稳定,容易分解成氧气。
4. 臭氧分子是逆磁性,易结合一个电子成为负离子分子。
5. 臭氧在空气中的半衰期一般为20-50min,随温度与湿度的增高而加快。
6. 臭氧在水中半衰期约为35min,随水质与水温的不同而异。
7. 臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为2000年。
8. 它有一种类似雷电后的腥臭味。
9. 臭氧可用于净化空气,漂白饮用水,杀菌,处理工业废物和作为漂白剂
臭氧用于废水深度处理,可处理的废水种类范围广泛:
1.工业有机废水和含氰废水--臭氧是强氧化剂,可将有毒污染物转变为无毒物。它处理废水氧化能力强,可分解一般氧化剂难于破坏的有机物,而且反应安全,时间短。剩余的臭氧,可转化为氧,不但无害,而且有益。可用于消毒、除臭除味、除色、除铁锰、除酚、除氰、除洗涤剂、除油等方面。
2.对于重油裂解废水,当PH≈11.4时,去氰效率达79.3%;对于电镀废水,含氰浓度为32.5%mg/L,时,去氰率达98.9%;对于腈纶废水,含丙烯腈102mg/1时,采用臭氧处理可*去除丙烯腈。
3.臭氧能分解烃、醛、氰、酚、磷、硫、氮氧化物、硝酸盐等有机物,能去除铁、锰、镁等金属离子。
4.含酚废水--包括苯三酚、甲酚、二甲酚等。酚可使蛋白质变性,损害肝、肾、神经系统。含酚废水来源于:煤气、焦化、石油精炼、化工、制药、农药、纺织橡胶、染料、木材加工等。
5.含硫废水--硫化物有恶臭、有毒性腐蚀性,使水中生物致死、降低PH值、溶氧指标。含硫废水来源于:石油、化工、焦化、造纸、皮毛、皮革、牲畜屠宰、纺织染料、化学纤维等行业。
6.含氰废水--强毒性,臭氧能把它们氧化成毒性较小的氰酸盐。含氰废水来源于:电镀、炼焦、煤气、冶金、采矿、皮草、橡胶、化学纤维有机玻璃等。
7.含油废水--包括含有脂肪酸、蜡类及可被溶剂提取的物料,含油废水来源于:石油、化工、机械、交通运输、焦化、轧钢、煤气、食品、饮食、皮革、皮毛、洗毛、日用化工等。
8.含铁、锰离子废水--过量的铁、锰离子对人体的心血管、皮肤造成一定危害。含铁、锰离子废水来源于:矿冶、机械、化工、电子、仪表等行业。
l 臭氧氧化作用机理:
v 直接反应:污染物+ O3→产物或中间物
有选择性,速度慢;
v 间接反应:污染物+ HO·→产物或中间物
无选择性,HO·(E0=2.8V)电位高,反应能力强,速度快,可引发链反应,使许多有机物*降解。
l 臭氧催化氧化技术:
臭氧催化剂氧化技术是在氧化体系中加入过渡金属离子,可以对臭氧氧化产生明显的催化作用,催化臭氧在水中的自分解,增加水中产生的-OH浓度,从而提高臭氧氧化效果。
目前,催化臭氧氧化过程可分为两种类型:均相臭氧氧化和非均相臭氧氧化。均相臭氧氧化是指在水中加入一些可溶性过渡金属离子,达到催化臭氧氧化的效果。多相臭氧催化催化剂以固体形式存在,易于分离,工艺简单,不仅避免了催化剂的损失,而且降低了水处理成本。
非均相催化臭氧工程中常用的催化剂主要有:金属氧化物和复合金属氧化物;负载在载体上的金属氧化物;支撑在载体上的金属;活性炭或以活性炭为载体的催化剂;多孔材料等。
其中,过量的金属系列氧化物因其价格相对低廉、原料易得、催化活性高而得到广泛应用。如氧化钛、氧化铁、氧化锰、氧化铝、氧化锌、氧化铜、氧化镍等。
在多相催化臭氧化系统中,通常有三种可能的反应机理:
臭氧化学吸附在催化剂表面,形成活性物质,然后与溶液中的有机物质反应。这种活性物质可能是-OH或其他形式的氧。
有机分子通过化学键吸附在催化剂表面,进一步与臭氧发生气相或液相反应。首先,有机物会很快吸附在催化剂载体上,载体表面的氧化物会与它形成一些螯合物,然后这些螯合物会被臭氧和-OH氧化。
臭氧和有机分子同时吸附在催化剂表面(复合作用),然后发生反应。从被还原的催化剂开始,臭氧会氧化金属,臭氧对被还原金属的反应会产生OH。有机物会吸附在氧化的催化剂上,然后通过电子转移反应被氧化,从而再次产生还原的催化剂。有机物会很容易从催化剂上脱附,然后进入本体溶液,或者被-OH和臭氧氧化。
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