偶看新闻脑溢血是斩五关过:简析饮用水处理中采用金属催化臭氧技术的原因
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/09 03:56:03
另一方面，我国饮用水源受污染率高达90％以上，主要是持久性有机物、内分泌干扰物以及药物等微量有机污染物，浓度低但危害大。而我国大多数给水厂的水处理流程仍然采用“混凝——沉淀——过滤——消毒”的传统工艺，对有机微污染物的去除效果较差，通常在20～30％左右。
随着经济的发展和人民对自身生活质量的关注，对饮用水的水质也在不断地提高要求，2007年开始实施的“生活饮用水卫生标准”(GB5749—2006)的106项指标中有一半是对有机物(包括有机物和消毒副产物)浓度的限制。为保障饮用水水质的安全，势必要进行饮用水的深度处理。饮用水深度处理技术中应用最为广泛的是臭氧氧化或臭氧+性炭联用工艺。但由我国饮用水源中普遍存在大量溶解性高稳定有机污染物，臭氧对其矿化效率较低，臭氧+性炭联用工艺中活性炭虽然能够较好地吸附高稳定性有机物，但达到饱和后需要再生，从而提高了运行成本。对于有机物含量较高的部分水厂，人们甚至采用两级臭氧+活性炭联用工艺，不但流程长、费用高，而效果仍欠佳。
一般说来，臭氧主要通过以下两种途径与水中的有机物发生反应：一是直接反应途径，即臭氧分子与有机物直接发生反应；二是间接反应途径，即臭氧首先在水中发生分解产生强氧化性的自由基(主要是·OH)，然后自由基再与有机物发生反应。通常，臭氧与有机物的直接反应具有较强的选择性，较易进攻具有双键的有机物，其反应的速率常数在10的零次方到10的三次方M-1*S-1；而且臭氧与某些小分子有机酸(如草酸、乙酸等)的反应速率常数更低，使得臭氧氧化有机物的最终产物多为小分子有机酸。而臭氧在水中分解产生的·OH与有机物的反应则没有选择性，其反应速率常数也要大得多，一般在10的8次方～10的10次方 M～·s-1之间，反应非常迅速。
由于·OH具有强氧化性并且与有机物反应十分迅速，因此在臭氧氧化的基础上，产生了一系列以促进臭氧分解产生·0H为目的的高级氧化技术，主要有uv／03、uV／Ti02／03、H202／03、uv／H202／O3、电催缈O3、超声／O3及臭氧催化氧化等，其中尤以臭氧催化氧化技术最为研究者们所关注，近二十年来得到了快速发展，并在一些水厂中得到应用。在臭氧催化氧化方面的研究早期，以及后来的一些研究者们出于探讨某些催化剂在催化反应过程中的机理等需要，通过向溶液中加入金属离子催化臭氧去除水中有机物，并对其氧化效果进行了探讨。所考察的金属离子主要是一些过渡金属离子：如Mn2+、Fe2+、cd2+、Fe3+、cu2+、zn2+、c02+、ce3+、Ag+和cr3+等，这也就是所谓的均相臭氧催化氧化过程。
均相催化剂具有活性高、反应速度快等优点，但在反应后由于金属离子溶解于水中，为避免催化剂因流失而造成的经济损失及对环境的污染，需要在臭氧催化氧化反应后进行一定的后续处理，这会导致臭氧催化氧化工艺的复杂化，提高水处理成本。与均相催化剂相比，非均相催化剂以固态形式存在，易于分离，流程简单，既避免了催化剂的流失，也降低了水的处理成本。因此，在近十几年的研究中非均相催化剂获得了研究者们的青睐。臭氧多相催化氧化过程中常用的催化剂主要有以下几种：(1)金属氧化物以及负载在载体上的金属氧化物，如MnO：、FeOOH、Ti02、Co，O。／A120，、Cuo／A120，、Ti02／A120，和MnO／蜂窝陶瓷等；(2)负载在载体上的贵金属，如Ru／Ce02等；(3)活性炭，甚至有的研究者还采用活性污泥(也可用于制造活性炭)作为促进臭氧分解的催化剂。除此之外，还有一些研究者采用多孔材料或全氟化合物m1把液相的臭氧富集到较高浓度从而获得较强的氧化有机物的能力。尽管近几年来采用活性炭作为催化剂得到了一些研究者们的关注，但总的来看大部分的研究还是集中在金属氧化物和贵金属催化臭氧氧化上，尤其是利用过渡金属氧化物对臭氧进行催化。