臭氧催化氧化在工业废水处理中的应用

石墨烯臭氧催化剂以臭氧催化氧化技术为核心的高级氧化技术，现在已经完全得到了国家政府以及人们的肯定。我国工业发展领域目前正处于不断扩大中，随之而来大量的有毒有害的工业废水也是十分让水处理厂家头疼，排入到人们生活的环境中会造成严重的环境污染，如果只是单纯使用一般的水处理方法根本不能达到一定的要求，所以科学家正在不断研究新的方法。一、臭氧高级氧化技术水处理领域势发展

石墨烯臭氧催化剂

以臭氧催化氧化技术为核心的高级氧化技术，现在已经完全得到了国家政府以及人们的肯定。我国工业发展领域目前正处于不断扩大中，随之而来大量的有毒有害的工业废水也是十分让水处理厂家头疼，排入到人们生活的环境中会造成严重的环境污染，如果只是单纯使用一般的水处理方法根本不能达到一定的要求，所以科学家正在不断研究新的方法。

一、臭氧高级氧化技术水处理领域势发展

不论是对于日常生活用水处理还是一些工业产生的废水处理。应用这种新型的技术人们与传统的水处理相比，需要更高的要求条件，而且有很高的处理成本，中国目前对于废水的排放标准越来越严格，所以将这项工艺使用的各种设备工艺参数做一个简单的优化十分必要，除此之外还要适当提高处理效率以及人们最关注的降低成本问题，这样才能保证高级氧化技术在水处理领域势有不错的发展。

二、臭氧高级氧化催化剂特性及研究

催化臭氧技术是基于臭氧的高级氧化技术，它将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全的问题。臭氧高级氧化催化剂按催化剂的相态分为均相催化臭氧化和多相催化臭氧化，在均相催化臭氧化技术中，催化剂分布均匀且催化活性高，作用机理清楚，易于研究和把握。但是，它的缺点也很明显，催化剂混溶于水，导致其易流失、不易回收并产生二次污染，运行费用较高，增加了水处理成本。多相催化臭氧化法利用固体催化剂在常压下加速液相(或气相)的氧化反应，催化剂以固态存在，易于与水分离，二次污染少，简化了处理流程，因而越来越引起人们的广泛重视。

三、催化臭氧高级氧化技术作用

对于催化臭氧化技术，固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键。研究发现，多相催化剂主要有三种作用。

　　一是吸附有机物，对那些吸附容量比较大的催化剂，当水与催化剂接触时，水中的有机物首先被吸附在这些催化剂表面，形成有亲和性的表面螯合物，使臭氧氧化更高效。

　　二是催化活化臭氧分子，这类催化剂具有高效催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在这类催化剂的作用下易于分解产生如羟基自由基之类有高氧化性的自由基，从而提高臭氧的氧化效率。

　　三是吸附和活化协同作用，这类催化剂既能高效吸附水中有机污染物，同时又能催化活化臭氧分子，产生高氧化性的自由基，在这类催化剂表面，有机污染物的吸附和氧化剂的活化协同作用，可以取得更好的臭氧高级氧化法效果。在多相催化臭氧化技术中涉及的催化剂主要是金属氧化物、负载于载体上的金属或金属氧化物以及具有较大比表面积的孔材料。这些催化剂的催化活性主要表现对臭氧的催化分解和促进羟基自由基的产生。臭氧催化氧化过程的效率主要取决于催化剂及其表面性质、溶液的pH值，这些因素能影响催化剂表面活性位的性质和溶液中臭氧分解反应。

四、多相催化臭氧高级氧化机理说明

目前，已有大量文献叙述了多相催化臭氧化的机理。一般认为有三种可能的机理：

1、认为有机物被化学吸附在催化剂的表面，形成具有一定亲核性的表面螯合物，然后臭氧或者羟基自由基与之发生氧化反应，形成的中间产物金额能在表面进一步被氧化，也可能脱附到溶液中被进一步氧化，一些吸附容量比较大的催化剂的催化氧化体系往往遵循这种机理。

2、催化剂不但可以吸附有机物，而且还直接与臭氧发生氧化还原反应，产生的氧化态金属和羟基自由基可以直接氧化有机物。

3、催化剂催化臭氧分解，产生活性更高的氧化剂，从而与非化学吸附的有机物分子发生反应。

相对于其他氧化技术，臭氧高级催化氧化技术无二次污染，氧化性强，效果好，能够实现较高的自动化控制，在近几年的工业水深度处理中得到了广泛的发展。

五、石墨烯臭氧催化剂

基于臭氧催化氧化的技术原理，我公司与哈尔滨工业大学联合研制出具有大比表面积、吸附性能强、机械强度高、比重适宜、催化效果理想的新型石墨烯臭氧催化剂，催化剂以新型的石墨烯改性材料为载体，大大提供了催化剂的催化性能。

六、技术优势

1、本催化剂通过大量试验和工程应用筛选催化剂载体及活性组分，运用大规模工业化的生产方式确保合成后的催化剂机械强度大、使用寿命长。

2、本催化剂的活性组分以具有活性的过渡金属/氧化物为主，与载体物料性质相近，附着强度高；同时通过高温烧结成型，保证了活性组分的高利用率，并且可有效减少催化剂流失率，防止二次污染。

3、采用本催化剂进行臭氧催化氧化反应，可显著提高臭氧与污染物的反应速率，有效降低处理成本。配合我司的臭氧氧化塔专利设备，可以减少臭氧投加量50%以上，臭氧利用率可达98%以上。以化工废水预处理、印染废水深度处理为例，可比采用常规方法需投加臭氧量减少50%，吨水运行费用亦可降低50%。

4 、采用本催化剂与传统的固定床臭氧催化剂相比较，具有反应速度快、催化剂投加量少、COD去除效率高、反应器容积小等巨大优势。

5 、催化剂主要性能指标

催化剂种类	水力停留时间（min）	催化剂投加量（kg/m3·水）	COD去除率(%）	备注
石墨烯臭氧催化剂	30~60	5	50~70

应用范围

本催化剂广泛应用于印染、制药、石化、日化、皮革、造纸等工业废水的深度处理中。配套臭氧催化剂，我司可提供完善的工艺技术包，为设计单位提供详实、精确的工程设计参数及其他相关资料，以便优化臭氧投加环节，高效实现臭氧氧化，为进一步深度生化处理提供优良的先决条件。