臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展

第20卷第4期2O02年7月石化技术与应用PetrochemicalTechnology＆ApplicationV01．2oNo．4Ju1．2002绿色化工(278～280)臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展刘春芳(中国石油兰州石化公司石油化工研究院，甘肃兰州730060)摘要：综述了近几年来臭氧氧化技术与其他水处理技术组合的高级氧化技术，包括超声强化臭氧氧化技术、臭氧与活性炭协同作用处理技术、臭氧，过氧化氢和臭氧，紫外辐射等技术在废水处理方面的应用。臭氧高级氧化技术的机理基于臭氧氧化与其他水处理技术的组合，形成了氧化能力极强的羟基自由基，使各种污染物降解为二氧化碳和水。臭氧高级氧化技术是废水处理的有效方法之一。关键词：臭氧；高级氧化技术；超声空化；活性炭；过氧化氢；紫外辐射；废水中图分类号：TB499文献标识码：A文章编号：1009—0045(2002)04—0278—03臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位(2．cr7V，仅次于氟，位居第二)，常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色等，在饮用水处理中有着广泛的应用。近年来，由于氯氧化法用于给水、循环水处理和废水处理有可能产生三氯甲烷(TI-IM~)等三致物质而受到限制，使臭氧在水处理中的作用受到了更多的关注。但臭氧应用于废水处理还存在着一些问题，如臭氧的发生成本高，而利用率偏低，使臭氧处理的费用高；臭氧与有机物的反应选择性较强，在低剂量和短时间内臭氧不可能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化【】]。因此提高臭氧利用率和氧化能力就成为臭氧高级氧化法的研究热点。臭氧的高级氧化技术(A0)，也叫高级氧化过程(aoP~)，就是通过臭氧氧化与各种水处理技术组合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基(其氧化还原电位2．80v)。本文将对近几年来臭氧的各种组合技术在废水处理中的应用进行介绍。1超声强化臭氧氧化技术超声波通过超声空化作用强化臭氧氧化能力，提高臭氧利用率。超声空化作用原理是当有一定功率的超声波辐射水溶液时，水中的微小泡核在超声负压和正压的作用下急速膨胀和压缩、破裂和崩溃。由于该过程发生在纳米级到微米级的范围内，气泡内的气体受压后急剧升温，可达到5000K。高温将气泡内的气液界面的介质裂解产生强氧化性的自由基Ⅲ】J。印染废水多含有芳香族偶氮化合物，其性质稳定，用传统方法很难处理。胡文容b]用超声强化臭氧氧化技术对偶氮染料——偶氮胂I的脱色效能进行了研究。研究结果表明：单独超声处理并不能降解偶氮胂I，但超声对臭氧氧化偶氮胂I有明显的强化作用。控制臭氧气体浓度为7．07mg／L，外加80w的超声，是超声协同臭氧强化处理偶氮胂I的最佳组合，既可以满足在11min内脱色率达到9o％，又可以节省48％的臭氧投加量。超声空化效应产生的高能条件促使臭氧快速分解，产生大量氧化性能强的自由基，偶氮胂I受到这种自由基氧化而降解，溶液的颜色迅速消失。同时，超声可使臭氧的气泡粉碎成微气泡，使臭氧与水的接触面积大大增加，提高了臭氧利用率。有利用声能进行搅拌、强化臭氧化废水处理的专利报道【4]。发明全部用物理一化学法对废水进行三级处理。第一级处理加混凝剂和聚电解质进行凝聚、澄清；第二级处理为过滤；第三级处理为过滤后的废水进入特殊的臭氧化一声处理塔(该技术发明点)，使废水在空化时经历超声振动，同时或预先进行臭氧化。此后，废水排放或进入臭氧接触池进一步臭氧化。收稿日期：2001—12—06；修回日期-2002—03—18作者简介：刘春芳(1962一)，女，陕西蒲城人，高级工程师，已发表论文4篇。维普资讯http://www.cqvip.com第4期刘春芳．臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展2臭氧，活性炭协同降解有机物处理技术张彭义[5选择与臭氧有不同反应速率的有机物苯甲酸、对氯苯甲酸、乙酸钠为模型化合物，研究了活性炭对不同种类有机物臭氧化过程的影响，并与臭氧对3种有机物的单独作用进行了对比。研究表明，与单独的臭氧作用相比，臭氧／活性炭技术对3种有机物的降解速率更快；但活性炭对有机物臭氧化影响作用与有机物种类有关，对与臭氧反应速率越小的有机物其作用越显著，臭氧／活性炭对乙酸钠的降解速率是单独臭氧化降解速率的5倍，而对苯甲酸、对氯苯甲酸的臭氧化速率与单独臭氧化比较提高不到1倍。由此也佐证了一些研究者所持的活性炭对臭氧的作用是将臭氧转化为羟基自由基的见解。关于活性炭对臭氧氧化的影响机理，文献[6]做了一些探索。在每升含有臭氧的水中悬浮几毫克的活性炭或炭黑，在水相中会引发链反应，并加速臭氧转化为羟基自由基，由此导致了类似于0]／H202或0]／uV的高级氧化过程。通过观察悬浮活性炭或炭黑对于湖水和特征溶液中臭氧转化速率的影响研究了上述现象。结果表明，有活性炭存在时，臭氧转化为羟基自由