臭氧催化氧化技术

臭氧催化氧化技术

一、传统芬顿高级氧化存在的级几个弊端:

       1、硫酸和双氧水属于管控物质，越来越多的现场无法采购；

       2、芬顿产生了大量污泥，这些污泥不做鉴定的话，一般会划到危废的序列，尤其是一些有毒的高有机废水。

        既然如此，那么芬顿有没有高级一些玩法呢？芬顿的首要目标是产生强氧化性质的羟基自由基（·OH），那么只要是产生羟基自由基的反应都算类芬顿的反应。比如电催化和臭氧催化氧化。

二、臭氧催化氧化的核心反应原理:

       1、臭氧的活化分解：催化剂通过表面吸附、电子转移等作用，打破臭氧分子的O-O键，使其发生歧化/氧化还原反应，核心生成**?OH**，辅以?O?（单线态氧）、O???（超氧自由基）等活性物种；

      2、污染物氧化降解：?OH为非选择性强氧化剂，能快速攻击有机污染物的C-C、C=N、C-O等化学键，将大分子难降解有机物断链、开环，逐步氧化为小分子羧酸，最终矿化为CO?、H?O和无机离子；

       3、协同作用：部分体系中催化剂还会直接吸附污染物，使污染物在催化剂表面富集，提升?OH与污染物的接触概率，强化降解效率。

      核心总反应：O? H?O 催化剂 → ?OH O? 催化剂（催化剂循环利用）

 三、 臭氧催化氧化的催化剂：核心分均相可溶性催化剂和非均相固相催化剂（工程主流），还有光催化协同型催化剂，不同类型适配不同水质场景，核心品类、特性及适用场景如下：
      1、均相催化剂（水溶型，实验室常用，工程受限）
       为可溶性过渡金属离子，通过液相电子转移直接催化臭氧分解产?OH，活性高但有金属残留。

      适用：小试/模拟废水降解，工程需配套重金属去除工艺，极少单独使用
      2、非均相固相催化剂（工程核心，无残留、可回收）
      分金属基和非金属基，为固-液-气三相催化主体，通过表面吸附 活化臭氧实现降解，是工业水处理主流选择。
       1）金属基固相催化剂（催化活性核心，适配高难降解废水）
       以金属氧化物/氢氧化物为核心，或负载于载体提升稳定性，活性远高于非金属基。

     2）非金属基固相催化剂（低成本，适配低浓度废水/预处理）
     无金属组分，靠表面含氧官能团活化臭氧，活性低但成本低廉、稳定性极强。
      主流品类：活性炭（粒状/粉状）、活性炭纤维、石墨烯、碳纳米管、沸石/分子筛
       适用：废水预处理（降低COD）、低浓度难降解废水深度处理，常与金属基催化剂复配使用。

     3）光催化协同型催化剂（高矿化率，适配深度矿化需求）
     为光催化剂 臭氧催化复配体系，光激发强化臭氧活化，矿化率远高于常规催化剂。
     核心品类：TiO2（锐钛矿）、g-C?N?、\Bi2WO6（均为光响应型，需配套UV/可见光光源）

    适用：医药、化工等高浓度难降解废水，要求污染物完全矿化（CO?/H?O）的场景。

       水处理胖老程在污水处理上应用臭氧活性炭（马桶冲刷着色废水脱色），臭氧—双氧水（养猪废水，印刷墨水等），臭氧—硫酸亚铁，臭氧—氢氧化钙（养猪废水），臭氧—催化填料（养猪废水，电镀废水，造纸废水等）均取得了满意的效果。臭氧催化氧化不用调酸，污泥产生量也比较少，至于有时候少量的双氧水也可以用电解或紫外线代替，唯一的缺点就是投资成本和吨水电耗较高，不过随着国内臭氧发生器的兴起，国内臭氧发生器的能耗也在降低，应用效率也在大幅度提高。

       写在最后:臭氧催化氧化不调酸，不加双氧水，污泥产生量小，胖老程已经完成了臭氧与活性炭，双氧水，硫酸亚铁，氢氧化钙，专用催化剂的应用，提高了臭氧的利用效率，实现了节能降耗。