光催化臭氧氧化法在废水处理中的研究进展

第22卷第5期2009年10月污染防治技术POLLUTIONCONTROLTECHNOLOGYVo1．22，No．5Oct．，2009光催化臭氧氧化法在废水处理中的研究进展曹玉萍，刘勇健。(1．苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州215011；2．苏州科技学院化学与生物工程学院，江苏苏州215011)摘要：光催化臭氧氧化法作为一种有效的废水处理技术，对难降解的有机废水，具有良好的降解功效。文中分析了UV／O／Fe“、UV／O，／Fe“和UV／O，／HO：体系的反应机理，介绍了光催化臭氧氧化法在废水处理中的应用情况，指出了光催化臭氧氧化法存在的问题和展望。关键词：臭氧氧化；废水处理；反应机理；应用中图分类号：X703文献标识码：AAdvancesinWastewaterTreatmentbyPhotocatalyticOzonationCAOYu—ping，LIUYong-jian(1．DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering，SuzhouUniv．ofScienceandTechnology，Suzhou，Jiangsu215011，China；2．DepartmentofChemicalandBiologicalEngineering，SuzhouUniv．ofScienceandTechnology．Suzhou，Jiangsu215011，China)Abstract：PhotoeatalytieOzonationasanefectivewastewatertreatmenttechnologycoulddegraderefractoryorganicsinwastewatereffectively．ThispaperanalyzedthereactionmechanismofUV／O3／Fe，UV／O3／Fe’andUV／O3／H202，andintro—ducedthecasesthatPhotocatalyticozonationareapplied，pointedouttheproblemsandprospectsofPhotocatalyticOzonation．Keywords：ozonation；wastewatertreatment；reactionmechanism；application随着工业的迅猛发展和人类物质生活水平的提高，工业废水的排放量逐年增加，成分也越来越复杂，如何去除废水中难降解的复杂有机物已经成为目前废水治理的难点。工业废水经传统工艺处理后的出水难于达标排放，出水中仍含有较高浓度的难降解有机物。光催化臭氧氧化法，是近年发展起来的一种新型的在常温常压下降解有机物的方法，具有使用范围广、工艺简单、处理效果好等优点，能满足Et益严格的出水排放要求。1UV／O／Fe“体系的作用机理及在废水处理中的应用1．1UV／O／Fe“体系的反应机理金属离子作为催化剂进行催化臭氧氧化的机理，是臭氧发生降解反应生成羟基自由基。水溶液中的金属离子引发臭氧的降解反应，产生0·，电子从0·到0的转移，生成O]．·，随后产生HO·。某些金属离子如Fe和Mn“，能够提高水中化学物质的臭氧降解，正是由于产生高氧化活性的中间体如羟基自由基所致。除了促进臭氧分解和羟基自由基的生成，均相催化剂也能与有机物分子如羧酸，生成络合物。赵翔等人对草酸臭氧氧化试验研究结果表明，Mn“在pH为0和4．7时起不同的催化作用，当pH=0时，Mn通过Mn氧化为Mn“，被认为是整个氧化过程的速度控制步骤，反应速率对臭氧和Mn“浓度都为一级反应，而与草酸浓度无关，当溶液中加入MnO，时，最初出现的短暂过渡阶段消失；当pH=4．7时，初始反应比较快，臭氧与草酸的消耗比降低，显示为自由基氧化机理，他们认为，草酸和Mn¨形成一中间产物，这种中间产物是自由基链的引发剂。Behr6n等¨研究了Fe”催化臭氧氧化去除水中的草酸，发现相对于单独臭氧氧化反应，加入收稿日期：2009—06—16：修订日期：2009—06—22作者简介：曹玉萍(1985一)，女，江苏仪征人，在读硕士研究生，研究方向为印染废水的深度处理。·68·营玉萍等．光催化臭氧氧化法在废水处理中的研究进展第22卷第5麓Fe“后，体系对草酸的降解率提高了25％。但在草酸矿化过程中，羟基自由基并没有参与反应，而是体系中草酸先与Fe”生成金属草酸盐，再与臭氧发生反应，从而达到矿化草酸的目的。Monteagudo等在研究Fe“催化臭氧氧化降解水中香豆酸时发现，催化臭氧氧化反应可被描述为拟一级动力学反应；臭氧氧化速率随着pH的升高和Fe“的加入而增加。Fe“在反应过程中起到双重作用：即起始阶段的自由基引发剂和末期的自由基抑制剂。因此，一般可以假设均相催