印染廢水的臭氧氧化處理機理

臭氧是良好的氧化劑，在處理印染廢水時(shí)，臭氧與簡(jiǎn)單或復雜的有機物反應后得到一些相同的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物很容易生化降解，而且沒(méi)有明顯的毒性。臭氧不僅能氧化水中的無(wú)機物，如CN一、NH，等，而且能氧化難以生物降解的有機物，如芳烴化合物等。臭氧化反應的途徑有兩條：一是臭氧通過(guò)

親核或親電作用直接參與反應；二是臭氧在堿等因素作用下，通過(guò)活潑的自由基(主要有一0H)與污

染物反應。臭氧能與許多有機物或官能團發(fā)生反應：C=C、C三C，芳香化合物、雜環(huán)化合物、碳環(huán)化合物、=N— N、=S、C三N、C—N、C— Si、一0H、一sH、一NH，、一CHO、一N=N一等。臭氧破壞和去除廢水中污染物的作用已被廣泛研究，對有機物臭氧化的產(chǎn)物也進(jìn)行了一些研究。研究表明，臭氧化產(chǎn)物主要是一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸類(lèi)有機小分子。

氧化反應：

1．1奪取氫原子，并鏈羰基化，生成醛、酮、醇或酸；芳香化合物先被氧化為酚，再氧化為酸。

1．2打開(kāi)雙鍵，發(fā)生加成反應：

1．3氧原子進(jìn)入芳香環(huán)發(fā)生取代反應 ’

臭氧也是良好的脫色氧化劑，對于含水溶性染料廢水如活性、直接、陽(yáng)離子和酸性等染料，其脫

色率很高；對分散染料也有較好脫色效果；但對其他以懸浮狀態(tài)存在于廢水中的還原、硫化和涂料，

脫色效果較差。Matsui等的研究結果表明偶氮染料更易于被臭氧氧化脫色。臭氧用量與偶氮基團數量

有關(guān)，如對于0．1mol／1的直接紅2S、直接黑2S，其需臭氧量分別為80、130mol／1。臭氧氧化也可以與其它處理技術(shù)結合應用。

2影響因素

臭氧一經(jīng)溶解在水里，會(huì )出現下列兩種反應：一一種是直接氧化，它是較緩慢的且有明顯選擇性的

反應；另一種則是在水中羧基、過(guò)氧化氫、有機物、腐殖質(zhì)和高濃度的氫氧根誘發(fā)下自行分解成羧基自由基，間接地氧化有機物、微生物或氨等。后一種反應相當快，且沒(méi)有選擇性，另外還能將重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。這兩種反應后一種反應更強烈，氧化能力更強。由于氫氧根和有機物能誘發(fā)臭氧自行分解成羧基自由基，所以低pH值條件下有利于臭氧直接氧化反應，而高pH值和有機物含量高的條件下則有利于羧基自由基的間接氧化反應。臭氧的自行分解率在很大程度上取決于pH值、溫度、UV值、臭氧濃度以及水中存在的其它可去除物。臭氧的濃度、溫度和接觸時(shí)間：一般來(lái)說(shuō)，臭

氧對直接染料、酸性染料、堿性染料、活性染料等親水性染料的脫色速度較快，效果較好因此，為達到對某種染料期望的去除效果，必須增加臭氧的投加量。臭氧的氧化能力還取決于廢水的臭氧化速度，溫度越高，氧化速度越快，所用時(shí)間縮短。在常溫下，用30rain的氧化接觸時(shí)間足以將水中3-4mmol／L的染料去除50％。
.臭氧發(fā)生器選型：

1.按高壓電頻率劃分，有工頻(50-60Hz)、中頻(400-1000Hz)和高頻(＞1000Hz)三種。工頻發(fā)生器由于體積大、功耗高等缺點(diǎn)，目前已基本退出市場(chǎng)。中、高頻具有體積小、功耗低、臭氧產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，是現在最常用的產(chǎn)品。

2.按使用的氣體原料劃分，有氧氣型和空氣型兩種。氧氣型通常是由氧氣瓶或制氧機供應氧氣?？諝庑屯ǔＪ鞘褂每諝猓ㄈ鐗嚎s空氣）作為原料。由于臭氧是靠氧氣來(lái)產(chǎn)生的，而空氣中氧氣的含量只有21%，所以空氣型發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度比氧氣型稍低。而瓶裝或制氧機的氧氣純度都在90%以上，所以氧氣型發(fā)生器的臭氧濃度較高。在環(huán)境消毒時(shí)，通常使用空氣型發(fā)生器。在水處理時(shí)，應優(yōu)先考慮氧氣型發(fā)生器。但如果消毒飲用水時(shí)，發(fā)生器需要配合舊式臭氧混合塔使用，則只能選用空氣型。

3.按冷卻方式劃分，有水冷型臭氧發(fā)生器和風(fēng)冷型臭氧發(fā)生器。工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的熱能，需要冷卻，否則臭氧會(huì )因高溫而邊產(chǎn)生邊分解。水冷型發(fā)生器冷卻效果好，工作穩定，臭氧無(wú)衰減，并能長(cháng)時(shí)間連續工作，但結構復雜，成本高。風(fēng)冷型冷卻效果不夠理想，臭氧衰減明顯。大型臭氧發(fā)生器或重要場(chǎng)所使用的發(fā)生器通常都是水冷式的。風(fēng)冷一般只用于臭氧產(chǎn)量較小的發(fā)生器或對發(fā)生器性能要求不嚴格的場(chǎng)所。在選用時(shí)，應盡量選用水冷型的。

4、按介電材料劃分，常見(jiàn)的有石英管臭氧發(fā)生器、陶瓷板臭氧發(fā)生器、陶瓷管臭氧發(fā)生器、玻璃管臭氧發(fā)生器和搪瓷管臭氧發(fā)生器等幾種類(lèi)型。其中石英管由于具有介電常數高、壁厚均勻、橢圓度好、耐高溫、耐潮濕等特點(diǎn)而最常被一些高性能的臭氧發(fā)生器使用。陶瓷板易脆裂，只適用一些小型發(fā)生器。陶瓷管的壁厚和橢圓度不易控制，容易出現放電不均勻的問(wèn)題，所以使用的不多。玻璃管和搪瓷管介電常數低，耐高溫性能差，易炸裂，只有在一些低端發(fā)生器上使用.

5、按臭氧產(chǎn)生部件的結構劃分，有密閉式和開(kāi)放式兩種。密閉式發(fā)生器的結構特點(diǎn)是密封體本身就是電極，臭氧能夠集中使用，如用于水處理。開(kāi)放式發(fā)生器的電極是裸露在空氣中的，所產(chǎn)生的臭氧無(wú)法集中使用，通常只用于較小空間的空氣凈化或某些小型物品表面消毒。密閉式發(fā)生器可代替開(kāi)放式發(fā)生器使用。密閉式發(fā)生器的成本遠高于開(kāi)放式發(fā)生器。值得注意的是，現在有些人把開(kāi)放式發(fā)生器硬性封裝起來(lái)，冒充密閉式發(fā)生器。這樣做的結果是由于大量的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，臭氧衰減嚴重，發(fā)生器也很快燒損。