非均相催化臭氧氧化技术水处理研究进展

摘要

非均相催化臭氧氧化是一种高效催化氧化技术,广泛应用于水处理领域.文章从催化剂制备、催化反应影响因素和反应机理角度对该技术进行阐述,讨论并总结了其在国内外的研究进展,最后预测了其在水处理行业中的发展趋势.rn 催化剂的制备工艺主要有浸渍法、溶胶-溶胶法、沉淀法和掺混—煅烧法等。而浸渍法具有负载均匀、操作简单、易于工业生产和稳定性好等特点，成为当今最常使用的负载型催化剂制作方法。国内外研究中所制作的催化剂大多是由浸渍法制备，在此基础之上研究者改善了制备过程，发明了真空浸渍法、层层涂覆法等制备工艺，以制作比表面积更大、催化活性更高的臭氧氧化催化剂。rn 催化剂活性成分主要选择一些过渡金属离子及其氧化物上，如Mn2、Fe3+、Ce3+、Cu2+等，也有文章报道使用铂、钯等贵金属和镧系金属作为原料，都取得了很好的效果。载体主要则是Al2O3、堇青石、分子筛、活性炭等一系列有着不错机械强度和孔状结构的材料，而Al2O3由于成本低、催化活性高、焙烧后机械强度强等特点，成为当今最常见的催化剂载体。rn 反应条件对于催化效率有着重要的影响，对于大多数体系来说，催化剂活性都随反应温度的升高而增加。而催化剂投加量通常有一个最佳阈值，过多或过少都会降低氧化反应的效率。rn 关于非均相催化臭氧氧化的机理，目前认为主要有三种：①臭氧吸附在催化剂的表面，诱发形成·OH与有机物发生反应；②有机分子吸附于催化剂表面，与气液中的臭氧反应；③臭氧与有机分子均被化学吸附，吸附组分之间相互反应。大量国内外文章指出，臭氧氧化所形成的高氧化电位的羟自由基是有效提高污染物去除率的重要物质，因此许多研究围绕如何提高臭氧氧化效率，产生更多羟自由基而展开。rn 非均相催化臭氧氧化技术今后的发展趋势必然是进一步完善催化剂制备工艺和污染物降解工艺。通过对催化剂进行改性试验，深入研究催化剂结构改变对于催化剂性能影响的原理，结合新型材料技术和合成工艺制备出高活性、高稳定性、无污染、低成本的催化剂，优化整体工艺流程，最终在水处理工程实践中提高污染物去除率，成为今后该技术的研究热点和难点。