臭氧氧化法

实验一臭氧氧化法处理有机废水一实验目的1、了解臭氧发生器的基本结构、原理、操作方法、观察电压和空气流量对臭氧产率的影响。

2、通过臭氧氧化法处理：印染废水、有机含酚废水、生活污水的脱色、除臭、消毒、降解COD、降酚等实验，掌握臭氧氧化法处理工业废水的基本过程、方法和特点。

二实验理论基础与方法要点臭氧是一种强氧化剂，它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。

臭氧在污水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有机物。

臭氧在水溶液中的强烈氧化作用，不是O本身引起的，而主要是由臭氧在3基引起的。

很多有机物都容易与臭氧发生反应。

水中分解的中间产物OH基及HO2例如臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用；还有强烈的杀菌、消毒作用。

臭氧氧化的优点：（1）臭氧能氧化其它化学氧化，生物氧化不易处理的污染物，对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果（2）污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解，不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧（3）制备臭氧利用空气作原料，操作简便。

工业上采用高压(1.5—3万伏)高频放电制取臭氧，通常制得的是含1—4%臭氧的混合气体，称为臭氧化气。

三实验装置器材与药品设备与器材：（1）臭氧发生器 1台（2）臭氧氧化反应器 1套，如无现成的需自行安装代替500mL锥形瓶3个，与锥形瓶配套的橡皮塞3个（3）医用乳胶管，与乳胶管配套的玻璃管（4）气体转子流量计 1个（5）酸滴管（50mL） 1个（6）气体吸收瓶(如无现成的，可用锥形瓶代替) 500mL锥形瓶2个（7）量筒100mL 1个（8）洗气瓶1000mL 2个材料药品：（1）配制含酚废水，含酚浓度50—100mg/L，供除酚实验用。

（2）配制印染废水，含染料10—20mg/L ，供脱色用(亚甲蓝)（3）2% KI 溶液：称取20克分析纯碘化钾溶于1升新煮沸并冷却的蒸馏水中，贮于棕色瓶中。

臭氧氧化法处理印染废水在我国工业废水中,印染废水占的比例较高,因其有机物含量高、碱性大、水质变化大、废水量大,而成为极难处理的工业废水之因具有很强的氧化能力（酸性溶液中氧化还原电位高达2.07V），一。

O3成为诸多难降解工业废水处理工艺的首选氧化剂。

Khadhraoui等在利用臭氧处理刚果红的研究中发现，在氧化初期，臭氧本身可以将刚果红完全氧化脱色，且该实验结果符合假一级反应动力学模型。

臭氧对直接、酸性、碱性、活性等亲水性染料脱色速度快，效果好；对于还原、纳夫妥、氧化、硫化、分散性染料等疏水性染料脱色效果较差，臭氧用量大；对于含铬染料废水，反而会生成六价铬离子，毒性更强。

通过高级氧化和活性炭负载催化剂来提高臭氧催化氧化性能。

1.臭氧氧化机理臭氧氧化有机物的途径有两种：直接反应和间接反应。

直接反应是臭氧通过环加成、亲电或亲核作用直接与污染物反应；间接反应是臭氧在碱、光照或其它因素作用下，生成氧化性更强（氧化还原电位为2.8eV）的羟基自由基（·OH），·OH可以通过不同的反应使溶解态无机物和有机物氧化，主要包括：电子转移反应、抽氢反应和·OH 加成反应。

臭氧直接作用于有机物时反应具有选择性，速度慢。

而臭氧溶于水后形成的·OH，可以无选择性地将水中的有机物矿化，或使结构复杂、有毒的大分子有机物发生断链、开环等反应，生成结构简单、无毒或低毒的小分子化合物，且速度较快。

臭氧的强氧化性能破坏染料分子中的—N＝＝N—、C＝＝C、C＝＝O、—N＝＝O等发色基团，使印染废水脱色。

费庆志等采用臭氧氧化法降解酸性嫩黄染料，发现在酸性条件下（pH=4）臭氧对该染料的脱色效果较好。

Zhang Hui等采用臭氧氧化法降解酸性橙7模拟染料废水时，加入氯化物屏蔽·OH，并未对染料的脱色率造成影响，从而得出了臭氧对该染料的脱色以直接氧化为主的结论。

而章飞芳等用臭氧氧化活性艳红KE－3B模拟染料废水，发现在碱性条件下（pH=10）脱色效果好，且脱色速度较快。

臭氧氧化法在处理难降解有机废水中的应用【摘要】随着工业的发展，生产中排除的各种有毒难降解工业废水成为了污染环境的重要因素之一。

本文首先分析了臭氧的氧化机理，进而分析了臭氧氧化法在处理难降解的废水用的具体应用。

以期能够为推广使用臭氧氧化法处理废水提工参考。

【关键词】工业废水；降解；高级氧化一、前言水资源污染问题一直以来都倍受关注，特别是在这个工业极其发达的今天，工业生产排出的有毒难降解废水被排入河流之后，直接导致了周边的环境受到污染，破坏了水资源。

因此，推广使用臭氧氧化法来为处理污水，使工业废水达标排放，这是有效保护环境的可靠措施。

二、臭氧的氧化机理臭氧氧化处理有机废水机理在处理过程中,臭氧和水中与污染成分的相互作用很复杂,液相中臭氧与污染成分间的相互作用过程可由以下一系列单元过程组成:臭氧从气相中扩散到相间界面处,在界面附近两相中的反应物质浓度相同时都会在界面处建立物理平衡;臭氧从相间界面上扩散进入液相中;液相中的化学反应;由于浓度梯度而造成的初始存在于液相中的物质扩散及在液相范围内反应产物的扩散。

通过各种物化和生化作用,臭氧可以与水中有机物质反应,将非极性物质转变为极性物质,将高分子有机物转变为低分子有机物,将亲水性有机胶团转变为疏水性易凝聚过滤的无机物。

在水中,臭氧与有机物的反应很复杂。

臭氧可以氧化降解多种有机物,在稀水溶液中,芳香族化合物的臭氧氧化反应分为两个阶段,第一阶段反应快、耗氧量大,可使原物质降解,芳香性消失;第二阶段反应慢,耗臭氧量小,主要是对脂族化合物的臭氧化。

对含有双键的烯烃类有机物,臭氧易与其进行1,3-偶极加成反应。

其实,臭氧氧化有机物的反应机理远非如此简单,但是,这些足以作为工程实验的依据了。

具体反应方程式如下:有机物中间产物产物。

三、臭氧氧化法技术臭氧氧化法技术，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的氧化技术。

它可以产生非常活跃的羟基自由基OH并诱发链式反应：由于具有很高的氧化还原电位。

「知识分享」臭氧氧化技术的发展史及技术原理臭氧，化学式为O3，又称三原子氧、超氧，因其类似鱼腥味的臭味而得名，在常温下可以自行还原为氧气。

比重比氧大，易溶于水，易分解。

由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子构成，决定了它只是一种暂存状态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气进入稳定状态，所以臭氧没有二次污染。

臭氧氧化技术的发展史1840 年德国科学家舒贝因将电解和火花放电试验过程中产生的一种异味气体确定为 O3，命名为臭氧，臭氧的特性和功能开始进入科学研究领域，在发现其广谱灭菌效果后，逐渐进入了工业化生产应用阶段。

1902年，世界第一座采用臭氧处理工艺的大型水厂在德国帕德博恩建立。

1937 年，世界上第一座使用臭氧处理的商业游泳池在美国启用，目前臭氧已成为奥运水中竞赛项目指定的水质消毒方式; 上世纪六七十年代美国开始利用臭氧技术处理生活污水，1982 年瓶装水开始使用臭氧杀菌，目前矿泉水、纯净水厂家几乎都装备了臭氧设备。

到二十世纪末，臭氧的工业应用已非常普遍，广泛应用于饮用水处理、污水处理、纸浆漂白、中间体合成、纺织脱色、香料合成、废旧轮胎处理、疾病治疗、仓储运输等领域。

以瑞士 Ozonia 和德国 WEDECO 为代表的国际臭氧行业知名企业国际化发展扩张迅速，分别于 1995 年和 2002 年进入中国市场，加大了对包括中国在内的新兴国家市场的开拓力度。

我国臭氧技术起步较晚，上世纪 70 年代中期，国内开始进行臭氧技术的研究开发; 90 年代，随着矿泉水、纯净水臭氧消毒技术的推广应用，医药行业采用臭氧进行空气杀菌处理，以及小型家用臭氧发生器的应用，促进了我国臭氧行业的发展。

2000年后，我国工业用大型臭氧设备制造技术的研究取得大量成果，在臭氧放电管、熔断器、中高频电源等大型臭氧发生器制造的关键技术取得重大突破，相继研制成功的 3-120kg/h 等大型中频臭氧发生器，将中国臭氧技术逐步提升到国际先进水平。

臭氧氧化法连续处理焦化废水生化出水孟冠华;邱菲;方玲;司晨浩【摘要】采用连续通入废水和臭氧的方式,利用臭氧氧化法深度处理焦化废水生化出水(COD为151～183 mg/L、pH约为8),并通过添加羟基自由基抑制剂叔丁醇探究了臭氧氧化的机理.在不调节废水pH、臭氧投加量12.15mg/L、废水流量2 mL/min的最佳条件下,COD去除率达54.5％,出水COD达到GB 16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》.稳定运行时,降解1 kg COD需投加臭氧741.1 mg.臭氧氧化过程中,臭氧自身氧化和羟基自由基氧化同时存在,且以羟基自由基氧化为主.反应过程符合准一级动力学模型,反应速率常数为0.01 min-1.%The biochemical effluent from coking wastewater with 151-183 mg/L of COD and about 8 ofpH was treated by ozone oxidization process with continuous inflow of wastewater and ozone.And the mechanism of ozone oxidation was explored by adding tert-butanol as hydroxyl radical inhibitor.Under the optimum conditions of ozone amount 12.15mg/L,wastewater flow 2 mL/min and without wastewater pH adjustment,the COD removal rate reached 54.5％ and the effluent COD met the national wastewater discharge standard GB 16171-2012.When the system was stable,741.1 mg ozone was needed to degrade 1 kgCOD.During the ozone oxidation process,both ozone self-oxidation and free hydroxyl radical oxidation were existed,in which the latter one was the primary oxidation reaction.The reaction process accorded with pseudo first order kinetics model with 0.01 min-1 of reaction rate constant.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】5页(P315-319)【关键词】臭氧氧化;焦化废水;深度处理;反应动力学【作者】孟冠华;邱菲;方玲;司晨浩【作者单位】安徽工业大学能源与环境学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学能源与环境学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学能源与环境学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学能源与环境学院,安徽马鞍山243032【正文语种】中文【中图分类】X703焦化废水是一种典型的难降解有机废水，通常含有多环芳烃、氨氮、硫化物、氰化物和硫氰化物等生物难降解的有机物和无机物［1-2］。

高级氧化法（臭氧加活性炭）处理染料废水条件的确定前言在染料废水的处理过程中，各种处理技术都有其局限性，根据废水成分与性质、存在的形式、回收利用的深度、排放方式以及环境和经济的要求等因素，通常采用不同的处理方法，以实现良好的处理效果，同时可节省成本。

由于染料废水中有较多的大分子物质而难以应用成本较低的生物处理方法，因此物理化学方法和化学氧化法成为染料废水处理的主要方法。

目前高级氧化法和活性炭吸附方法是常用的处理方法。

本研究所用的废水是按照红，蓝，黑—3:3:4比例配制模拟染料废水，本研究通过臭氧高级氧化、活性炭吸附相结合的处理方法处理模拟染料废水，以寻找适合此种废水的最佳处理方法及最佳处理参数，达到去除颜色和减小COD的目的，为染料废水处理技术在实际中的应用提供依据。

1．概述1.1染料废水的概述染料的分类按染料结构分类按染料分子相同的基本化学结构或共同的集团以及染料共同合成方法和性质分类。

(1) 偶氮染料 (2)蒽醌染料 (3)靛旋染料 (4)硫化染料 (5)菁染料(6)三芳基甲烷染料 (7)含有杂环结构的染料按染料的应用分类：（1）直接染料（2）硫化染料（3）还原染料（4）酸性染料（5）酸性络合染料（6）反应性染料（7）冰染染料 (纳夫妥染料)（8）氧化染料（9）分散染料（10）阳离子染料印染废水来源及水质状况染料工业废水特点：(1)废水种类繁多染料工业主要废水:含盐有机物有色废水，无机盐浓度在15%-25%，主要是氯化钠，少量硫酸钠、氯化钾及其他金属盐类;氯化或滨化废水;含有微酸微碱的有机废水;含有铜、铅、铬、锰、汞等金属离子的有色废水;含硫的有机物废水[1]。

(2)废水有机物成分复杂且浓度高精细化工染料、颜料等行业生产流程长，从原料到成品往往伴随有硝化、还原、氯化、缩合、偶合等单元操作过程，副反应多，产品收率低，染料生产过程损失率约2%，染色过程损失率10%，所以废水中有机物和含盐量都比较高，成分非常复杂。

臭氧氧化法技术在废水处理中的运用摘要：本文重点阐述了臭氧氧化法技术在处理城市废水中的运用，并分析臭氧氧化法技术的工作原理及其现状与发展趋势。

关键词：臭氧；氧化法技术；废水处理；运用一、臭氧氧化法技术臭氧氧化法技术，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的氧化技术。

它可以产生非常活跃的羟基自由基oh并诱发链式反应：由于具有很高的氧化还原电位。

羟基自由基无选择性地与水中有机污染物作用，将其矿化：它可与大多数有机物反应，反应条件要求不高，一般在常温常压下即可进行。

在以提高oh生成量和生成速度为主要研究内容的方法的基础上，臭氧高级氧化技术得到了长足的发展，如紫外催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。

1．紫外催化臭氧法用03/uv水处理法始于70年代，主要针对有毒有害且无法生物降解的有机污染物的处理。

80年代以来，研究范围扩大到饮用水的深度处理。

03/uv法的氧化能力和反应速度都远远超过单独使用uv 或臭氧所能达到的效果。

目前对03/uv氧化机理有很多研究，一般认为03/uv中的氧化反应为自由基型反应即液相臭氧在紫外光辐射下会分解产生oh·自由基。

在不同ph值条件下，用03/uv、o3、uv分别氧化酚类化合物。

结果表明：在酸性条件下，臭氧是主要的氧化剂，中性及碱性时氧化是按自sh基反应模式进行，酚及t0c的去除率随dh值升高而升高。

研究表明，自来水中苯、甲苯、乙苯在用0duv氧化lh后浓度均降至检测限以下．三氯甲烷、四氯化碳经2h处理后去除率达90％以上，自来水中169种有机物经2h处理后去除率达65％以上，致突变实验证明水质由强阳性转为偏阴性。

虽然ocuv水处理法的建设投资大、运行费用高，但其在饮用水深度处理和难降解有机废水的处理中具有良好的应用前景。

2．活性炭／臭氧臭氧／活性炭协同降解有机污染物处理技术近年得到了长足的发展。

活性炭在反应中，可如同碱性溶液中的oh一作用一样，能引发臭氧链反应。

几种主流的高级氧化技术原理及优缺点高级氧化工艺（AdvancedOxidationProcesses,简称AOPS）是20世纪80时代开始形成的处理有毒污染物技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基（·OH），该自由基具有极强的氧化性，通过自由基反应能够将有机污染物有效的分解，甚至彻底的转化为无害的无机物，如二氧化碳和水等。

由于高级氧化工艺具有氧化性强、操作条件易于掌控的优点，因此引起世界各国的重视，并相继开展了该方向的讨论与开发工作。

高级氧化技术重要分为Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法。

一、几种高级氧化技术1.Fenton氧化法过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化技术体系称为Fenton试剂。

它是100多年前由H.J.H.Fenton创造的一种不需要高不冷不热高压而且工艺简单的化学氧化水处理技术。

近年来讨论表明，Fenton的氧化机理是由于在酸性条件下过氧化氢被催化分解所产生的反应活性很高的羟基自由基所致。

在Fe2+催化剂作用下，H2O2能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。

其一般历程为：Fenton氧化法一般在PH为2～5的条件进行，该方法优点是过氧化氢分解速度快，因而氧化速率也较高。

但此方法也存在很多问题，由于该系统Fe2+浓度大，处理后的水可能带有颜色；Fe2+与过氧化氢反应降低了过氧化氢的利用率及其PH限制，因而在肯定程度上影响了该方法的推广应用。

近年来，有人讨论把紫外光（UV），氧气等引入Fenton试剂，加强了Fenton试剂的氧化本领，节省了过氧化氢的用量。

由于过氧化氢的分解机理与Fenton与Fenton试剂极其相像，均产生·OH，因此将各种改进了的Fenton试剂称为类Fenton试剂。

重要有H2O2+UV系统、H2O2+UV+Fe2+系统、引入氧气的Fenton系统。