如何提高臭氧的氧化性

如何提高臭氧的氧化性

     臭氧是一种清洁、高效、安全的强氧化剂，在水处理领域具有广阔的应用前景。然而，臭氧气体在水溶液中的溶解度低、稳定性差，因此，臭氧在工艺中的利用效率普遍不高。另外，臭氧对水中难降解有机物的去除效果较差，而▪OH却几乎可以降解全部有机污染物。因此，为了降低处理成本、提高臭氧利用效率，研究者采用一系列强化技术来促进O₃，转化为·OH。

    OH¯、H₂O₂、Fe²＋、Co²+、Mn²+等是臭氧链式分解反应的引发剂，很早被研究者用作臭氧氧化工艺的催化剂，收到了良好的强化效果。但是这些均相催化剂不便回收再利用，并且金属离子对水溶液造成了二次污染。随后研究者发现，Fe、Mn、Co、Cu等过渡金属的氧化物及活性炭等固相材料也具有催化臭氧氧化活性。目前，随着材料制备和表征技术的不断提高，催化臭氧氧化研究也在不断深入。复合型、负载型金属氧化物、石墨烯、碳纳米管等新兴碳材料受到了研究者的广泛关注，有关催化剂的活性、稳定性及催化作用机制等方面已积累了大量研究成果。

     臭氧具有紫外吸收活性，在紫外光的照射下，臭氧可分解产生激发态氧原子，它在水溶液中经过一系列反应生成H₂O₂和·OH。因此，臭氧/紫外光也是一种潜在的高级氧化技术。紫外光激发的TiO₂光催化氧化过程是20世纪很引人注目的高级氧化技术。研究者发现，在光催化氧化系统中引入臭氧，可使光催化氧化与臭氧氧化两个过程相互协同促进，得到更好的处理效果。由于紫外光的穿透力较弱、应用成本较高，近年来，随着C₃N4、WO₃，、BiVO4等光敏催化剂的开发应用，采用可见光驱动的光催化臭氧氧化过程得到了更多研究。

     臭氧具有较强的得电子能力，在电场作用下有更快的电子传递速率，因此，电化学氧化过程和臭氧氧化过程也具有良好的协同效应。此外，膜催化臭氧氧化过程也受到越来越多的关注，膜材料具有的微孔、纳孔结构有助于提高臭氧的传质效率和接触反应效率。膜与臭氧偶合工艺集催化、氧化、过滤于一体，可在较大程度上节省水处理成本。

    采用催化、光激发、电激发等多种强化手段可有效提高臭氧的氧化效率，在国内外众多学者的努力下，基于臭氧的高级氧化技术有望在工业废水有机污染处理方面获得高效应用。为了进一步促进该技术的研究和应用，后续将对非均相催化臭氧氧化、光催化强化臭氧氧化、电化学强化臭氧氧化、过氧化氢强化臭氧氧化、过硫酸盐强化臭氧氧化、膜催化臭氧氧化等技术的研究现状进行总结和分析。