臭氧催化劑
臭氧氣是含3個(gè)氧原子的同素異化合物。在常溫常壓下，臭氧是淡藍(lán)色的氣體，水中溶解度為9.2mlO3/L，高于氧42.87mg/L，而水中溶解度高于20mg/L，臭氧為紫藍(lán)色。臭氧氣氧化能力強(qiáng)，氧化還原電位為2.07V，單質(zhì)中僅低于F2(3.06V)。在此基礎(chǔ)上，臭氧可以將廢水中殘留的大分子、長(zhǎng)鏈、難生物分解的有機(jī)物部分直接礦化為二氧化碳和水，部分分解為小分子易生物分解的物質(zhì)，破壞了難生物分解的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，降低了毒性，提高了碳B/C比，保證了后續(xù)生化法的處理效果。
在工業(yè)廢水處理中，臭氧的應(yīng)用十分廣泛，水溶液中臭氧和有機(jī)物的作用主要是臭氧分子的直接氧化作用和臭氧分解產(chǎn)生的羥基強(qiáng)氧化作用。
常規(guī)臭氧氧化技術(shù)主要是直接氧化，其傳質(zhì)效果差、極高選擇性、臭氧利用率低、投資和運(yùn)行費(fèi)用高。
通過在氧化體系中加入過渡金屬離子，臭氧催化氧化具有明顯的催化作用，可催化臭氧在水中的自分解，提高水中OH的濃度，從而提高臭氧氧化的效果。
現(xiàn)在的催化臭氧技術(shù)可分為均相臭和異相臭氧化兩大類。均相臭氧化是指將溶解性過渡金屬離子加入水中，以達(dá)到催化臭氧化的效果。臭氧異構(gòu)體催化劑為固體形式，易于分離，流程簡(jiǎn)單，避免了催化劑的損失，降低了水處理成本。
臭氧工程中常用的多相催化催化劑主要有：金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物；載體上的金屬氧化物；載體上的金屬氧化物；以活性炭為載體的活性炭或催化劑；多孔材料等。
這些過多金屬系列氧化物，價(jià)格相對(duì)便宜，原料易得，催化活性高，應(yīng)用廣泛。如鈦氧化，鐵氧化，錳氧化，鋁氧化，鋅氧化，銅氧化，鎳氧化等。
一般情況下，多相催化臭氧氧化體系的反應(yīng)機(jī)理有三種。
在催化劑表面進(jìn)行臭氧化學(xué)吸附，生成活性物質(zhì)，與溶液中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。該活性物質(zhì)可以是.OH或其它形式的氧氣。
通過化學(xué)鍵的作用，有機(jī)分子吸附到催化劑的表面，進(jìn)一步與臭氧發(fā)生反應(yīng)。先用催化劑載體快速吸附有機(jī)物，載體表面的氧化物形成小廚房，然后通過臭氧和OH在小廚房中氧化。
在催化劑表面同時(shí)吸附臭氧和有機(jī)物分子(絡(luò)合物作用)后，二者發(fā)生反應(yīng)。一開始使用還原狀催化劑時(shí)，臭氧會(huì)氧化金屬，并與還原狀金屬發(fā)生反應(yīng)。有機(jī)物被氧化催化劑吸附，然后通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)行氧化，再次生成還原催化劑。有機(jī)物質(zhì)易于從催化劑中吸收(脫除)，然后進(jìn)入主體溶液，或由OH和臭氧氧化。
通過大量的實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用，對(duì)催化劑載體及活性成分進(jìn)行篩選，通過大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，保證了合成催化劑的機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)?？紫恫牧咸峁┚薮蟮谋缺砻娼o催化劑，使催化反應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)獲得更高的效率。
該催化劑的活性組分主要為活性過渡金屬/氧化物，與載體材料性質(zhì)相近，附著強(qiáng)度高，通過高溫?zé)Y(jié)成型，保證了活性組分的高利用率，且必須定期加入均相催化體系的催化劑，防止催化劑流失率問題和二次污染。
該催化劑用于臭氧催化氧化反應(yīng)，可以顯著提高臭氧與污染物的反應(yīng)速度，有效降低處理費(fèi)用。按照本公司的臭氧氧化塔設(shè)備，臭氧投入量可減少30%以上，臭氧利用率可達(dá)到98%以上。例如化學(xué)廢水的預(yù)處理，印染廢水的深度處理，通常的方法臭氧的投入量降低了30%，而噸位水的運(yùn)行成本也降低了30%。
