臭氧氧化處理技術(shù)中臭氧的反應(yīng)特性

 

一、化學(xué)氧化處理中臭氧處理的地位和所期待事項(xiàng)

水處理中通過(guò)化學(xué)氧化處理欲達(dá)基本目標(biāo)為如下事項(xiàng)。

1.達(dá)到質(zhì)的根本改變以改善消毒、去色、除臭、生物分解性及凝聚性，表面電解分布變化，粒徑分布變化，有機(jī)物低分子化及親水性等。

2.使有害、有毒有機(jī)物安全化及無(wú)機(jī)化。

3.著眼于流行病防治的安全性，能處理極微量的環(huán)境污染物質(zhì)。

臭氧處理不論其主目標(biāo)是哪個(gè)，處理工藝如何構(gòu)成，其操作方法和條件或處理成本是否妥帖等總是需研究的內(nèi)容。另外，氧化還原處理在實(shí)際處理工程中欲具有充分的功能，至少要滿(mǎn)足如下幾個(gè)條件。

1.如可能的話，在常溫常壓下完成反應(yīng)。

2.在較大范圍的pH值和溫度條件下有很快的反應(yīng)速度。

3.反應(yīng)生成物（副生成物）及造成二次污染的物質(zhì)要少，另外不要產(chǎn)生需要再處理的的質(zhì)。

4.盡可能價(jià)廉且操作簡(jiǎn)單。

5.能處理生物（生化法）無(wú)法處理的有機(jī)物。

6.節(jié)能且并不占很大空間。

等等，而臭氧是一種能基本涵蓋這些條件的氧化劑。但也不能充分解決所有事項(xiàng)，還有需要開(kāi)發(fā)的新技術(shù)。

 

二、臭氧的反應(yīng)特性

根據(jù)至今在水處理等應(yīng)用臭氧的經(jīng)驗(yàn)，使用臭氧的效果和特征如下。

1.只要有電就能隨時(shí)隨地制造所需的臭氧量。

2.臭氧量少則無(wú)效，量足則完美，即所謂“或全或缺效應(yīng)”（all or none effect）

3.有直接反應(yīng)（臭氧氧化）與間接反應(yīng)（自由基反應(yīng)）。

4.致癌、老齡化等與活性氧有關(guān)，但尚不明確活性氧的處理特性。

5.臭氧濃度高且被氧化物濃度越高，反應(yīng)速度越快。

6.水處理過(guò)程中需要臭氧溶解技術(shù)與反應(yīng)促進(jìn)技術(shù)，且各需其反應(yīng)槽。

7.擅長(zhǎng)將高分子低分子化，反應(yīng)生成物一般較親水，且分解性強(qiáng)。

8.改善殺菌、脫色、除臭、透明度效果很佳。

9.臭氧會(huì)自行分解成無(wú)害的氧且為無(wú)功消耗。

10.因制造臭氧成本較高，要求能充分應(yīng)用溶解臭氧的技術(shù)。

11.可處理生物處理無(wú)法處理的物質(zhì)。

12.不會(huì)產(chǎn)生處理的剩余污泥。

13.無(wú)需添加藥劑。

       從有機(jī)物與臭氧的反應(yīng)特性可以了解到，臭氧直接處理不飽和有機(jī)化合物能使其親水化及低分子化，但無(wú)法使其無(wú)機(jī)化。欲行徹底處理（碳酸氣化），必須導(dǎo)入高級(jí)氧化法的自由基反應(yīng)。直接臭氧處理中，能切斷色度、臭味成分的部分分子，但只能期待有機(jī)物于親水狀態(tài)而其減少量卻很小。換言之，經(jīng)臭氧處理，用BOD即能檢測(cè)之前用BOD難以測(cè)定的有機(jī)物（C0D成分），即提高凈水處理的AOC值。且這些有機(jī)物能被自然界的細(xì)菌分解，作為自然物質(zhì)循環(huán)過(guò)程的一環(huán)。

 

       如今，殺菌消毒操作所用的藥劑有紫外線、氯、臭氧、二氧化氯等，用氯和臭氧的消毒機(jī)理還不太明確。一般情況下，氯的消毒作用主要是次氯酸（HOC1）和C12等分子狀氯的反應(yīng)，使較容易通過(guò)細(xì)胞膜。溶入細(xì)胞內(nèi)原漿的氯直接作用于生命體的中心—NA，與之結(jié)合，使之變質(zhì)而死亡。臭氧則具強(qiáng)力的氧化特性，與許多不飽和有機(jī)物會(huì)隨機(jī)發(fā)生反應(yīng)，也會(huì)與細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)。首先則與細(xì)胞表面的細(xì)胞膜發(fā)生反應(yīng)，破壞其一部分，在細(xì)胞膜上打孔，使原漿析出。很終生命體無(wú)法維持。這種機(jī)理在氯消毒時(shí)存在用量與效果之關(guān)系（dose-response），即氯用量少，則效果差，氯的用量多，則效果充分。如是臭氧消毒，因單位量細(xì)胞必須消耗一定量的臭氧，否則便無(wú)效果，因此，效果達(dá)到前看似會(huì)白白消耗臭氧，這種效應(yīng)稱(chēng)為或全或無(wú)（all-or-none）效應(yīng)。