臭氧降解有机污染物的反应机理及影响因素

臭氧降解有机污染物的反应机理及影响因素中国环保产业2010.03交流平台CommunicationPlatform吴银彪，李汝琪，田岳林，安鸣，李建娜(北京市环境保护科学研究院，北京100037)摘要:论述了臭氧氧化有机污染物的反应机理，探讨了臭氧氧化反应的主要影响因素，及臭氧氧化反应器的材质要求，并对臭氧氧化技术在实践中的应用提出了基本的设计思路。关键词:臭氧;反应机理;技术应用中图分类号:X51文献标志码:A文章编号:1006-5377（2010）03-0044-04臭氧降解有机污染物的反应机理及影响因素由于臭氧具有很强的氧化性，因而能降解水中的有机污染物。臭氧在自由基激发剂或促进剂存在的条件下，能够使液体或气体中产生大量的自由基，这些自由基在极短的时间内，可将液体或气体中的有机物氧化成简单的有机物或二氧化碳和水彻底去除。臭氧氧化技术是高级氧化技术（AOP，AdvancedOxideProcess）中的一种，在市政给水处理、市政污水处理、工业废水处理、精细化工操作、香料合成、医药合成、废气处理、军事领域以及医疗卫生事业中均有较广泛的应用。1臭氧与水中有机物的氧化反应机理1.1臭氧与水中有机物的直接反应臭氧对水中有机物的氧化过程可分为直接氧化和间接氧化，直接氧化是臭氧与水中有机物直接反应生成羧酸等简单有机物或直接氧化生成二氧化碳和水的过程，这类反应一般发生在溶液呈酸性（尤其是pH＜4）的反应体系，或溶液中存在大量碳酸盐等自由基反应链终止剂的反应体系。在直接氧化反应的条件下，臭氧与含有双键等不饱和化合物以及带有供电子取代基（酚羟基）的芳香族化合物反应速度较快，属于传质控制的化学反应，臭氧与烯烃或苯酚的反应即属此类，其反应机理见图示；但是，饱和的有机物及酚羟基以外的其它有机物与臭氧的直接反应速度却很慢，属于由反应速度控制的化学反应。1.2臭氧在自由基激发剂及促进剂条件下的氧化反应当水中存在大量OH-、H2O2/HO2-、Fe2+、紫外线等自由基激发剂或促进剂时，臭氧与水中有机物的氧化反应与臭氧的直接氧化反应机理截然不同，在自由基激发剂及促进剂的作用下，臭氧使反应体系中产生大量的羟基自由基，羟基自由基会发生链式反应产生更多的活性自由基，大量的活性自由基与有机物的反应速度接近于传质扩散速度，也属于传质控制的化学反应。臭氧的羟基自由基的引发、产生和反应机理如下[1]：（