臭氧氧化处理技术中臭氧的反应特性

臭氧氧化处理技术中臭氧的反应特性

 

一、化学氧化处理中臭氧处理的地位和所期待事项

水处理中通过化学氧化处理欲达基本目标为如下事项。

1.达到质的根本改变以改善消毒、去色、除臭、生物分解性及凝聚性，表面电解分布变化，粒径分布变化，有机物低分子化及亲水性等。

2.使有害、有毒有机物安全化及无机化。

3.着眼于流行病防治的安全性，能处理极微量的环境污染物质。

臭氧处理不论其主目标是哪个，处理工艺如何构成，其操作方法和条件或处理成本是否妥帖等总是需研究的内容。另外，氧化还原处理在实际处理工程中欲具有充分的功能，至少要满足如下几个条件。

1.如可能的话，在常温常压下完成反应。

2.在较大范围的pH值和温度条件下有很快的反应速度。

3.反应生成物（副生成物）及造成二次污染的物质要少，另外不要产生需要再处理的的质。

4.尽可能价廉且操作简单。

5.能处理生物（生化法）无法处理的有机物。

6.节能且并不占很大空间。

等等，而臭氧是一种能基本涵盖这些条件的氧化剂。但也不能充分解决所有事项，还有需要开发的新技术。

 

二、臭氧的反应特性

根据至今在水处理等应用臭氧的经验，使用臭氧的效果和特征如下。

1.只要有电就能随时随地制造所需的臭氧量。

2.臭氧量少则无效，量足则完美，即所谓“或全或缺效应”（all or none effect）

3.有直接反应（臭氧氧化）与间接反应（自由基反应）。

4.致癌、老龄化等与活性氧有关，但尚不明确活性氧的处理特性。

5.臭氧浓度高且被氧化物浓度越高，反应速度越快。

6.水处理过程中需要臭氧溶解技术与反应促进技术，且各需其反应槽。

7.擅长将高分子低分子化，反应生成物一般较亲水，且分解性强。

8.改善杀菌、脱色、除臭、透明度效果很佳。

9.臭氧会自行分解成无害的氧且为无功消耗。

10.因制造臭氧成本较高，要求能充分应用溶解臭氧的技术。

11.可处理生物处理无法处理的物质。

12.不会产生处理的剩余污泥。

13.无需添加药剂。

       从有机物与臭氧的反应特性可以了解到，臭氧直接处理不饱和有机化合物能使其亲水化及低分子化，但无法使其无机化。欲行彻底处理（碳酸气化），必须导入高级氧化法的自由基反应。直接臭氧处理中，能切断色度、臭味成分的部分分子，但只能期待有机物于亲水状态而其减少量却很小。换言之，经臭氧处理，用BOD即能检测之前用BOD难以测定的有机物（C0D成分），即提高净水处理的AOC值。且这些有机物能被自然界的细菌分解，作为自然物质循环过程的一环。

 

       如今，杀菌消毒操作所用的药剂有紫外线、氯、臭氧、二氧化氯等，用氯和臭氧的消毒机理还不太明确。一般情况下，氯的消毒作用主要是次氯酸（HOC1）和C12等分子状氯的反应，使较容易通过细胞膜。溶入细胞内原浆的氯直接作用于生命体的中心—NA，与之结合，使之变质而死亡。臭氧则具强力的氧化特性，与许多不饱和有机物会随机发生反应，也会与细胞发生反应。首先则与细胞表面的细胞膜发生反应，破坏其一部分，在细胞膜上打孔，使原浆析出。很终生命体无法维持。这种机理在氯消毒时存在用量与效果之关系（dose-response），即氯用量少，则效果差，氯的用量多，则效果充分。如是臭氧消毒，因单位量细胞必须消耗一定量的臭氧，否则便无效果，因此，效果达到前看似会白白消耗臭氧，这种效应称为或全或无（all-or-none）效应。