3染料廢水的UV／HzO Oa氧化處理技術(shù)

    3．1 O。的氧化機(jī)理

    臭氧氧化法水處理屬氣液反應(yīng)過(guò)程，該過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟：臭氧通過(guò)氣相向氣液相間界面的擴(kuò)散，通過(guò)界面向液相邊界傳遞，以及隨后向液相主體的傳遞，而氣液反應(yīng)則在液膜或液相主體中進(jìn)行。一般認(rèn)為臭氧氧化過(guò)程屬傳質(zhì)控制或反應(yīng)控制。

    對(duì)于傳質(zhì)控制過(guò)程，根據(jù)雙膜理論，臭氧在氣液兩相的傳遞速率取決于氣膜和液膜內(nèi)的分子擴(kuò)散速率。由于臭氧略溶于水，因此臭氧的傳遞速率僅取決于液相分子擴(kuò)散的速率。當(dāng)水中的溶解物與臭氧反應(yīng)緩慢時(shí)，由氣相進(jìn)人液相主體的臭氧傳遞速率遠(yuǎn)大于液相主體中臭氧的消耗速率，此時(shí)該過(guò)程為反應(yīng)控制。

    近年來(lái)，已發(fā)現(xiàn)許多臭氧氧化過(guò)程實(shí)際是介于傳質(zhì)控制與反應(yīng)控制之間。對(duì)于臭氧與水中溶解物的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，Hoigne等人做了比較廣泛的研究。他們認(rèn)為，臭氧化反應(yīng)存在兩條途徑，即臭氧與溶解物的直接反應(yīng)或臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基而引發(fā)的鏈反應(yīng)。直接臭氧化反應(yīng)和自由基型反應(yīng)的產(chǎn)物一般不同，當(dāng)溶液pH值高于7時(shí)，臭氧自分解加劇，自由基型反應(yīng)占主導(dǎo)地位。一般情況下，直接臭氧化反應(yīng)速度慢，選擇性高，自由基型反應(yīng)速度快，選擇性低。通過(guò)活潑的羥基自由基OH與有機(jī)物反應(yīng)，使染料的發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵斷裂，生成分子量小、無(wú)色的有機(jī)酸、醛等，達(dá)到脫色和降解有機(jī)物的目的。

    3．2 UV加速O3分解的機(jī)理

    在紫外光的照射下臭氧分解產(chǎn)生活潑的次生氧化劑，用這種方法，反應(yīng)條件溫和，氧化能力非常強(qiáng)，因而這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅速。

    紫外光的照射會(huì)加快臭氧的分解。在水中，臭氧吸收紫外光并迅速分解，紫外光吸收效率在253．7nm處達(dá)到最大。但是采用UV／O3氧化法處理水中有機(jī)物的過(guò)程，不僅僅是臭氧對(duì)有機(jī)物的氧化降解，更重要的是臭氧在uv作用下分解的產(chǎn)物對(duì)有機(jī)物有著強(qiáng)烈的氧化降解效果。對(duì)于UV／O3氧化過(guò)程中產(chǎn)生•OH的機(jī)理目前存在兩種解釋：
 

    這兩種機(jī)理解釋都指出1tool臭氧在紫外光輻射下產(chǎn)生2tool氫氧自由基(•OH)。

    3．3 H2O2的氧化作用

    紫外光激發(fā)下，0，和H：0：的協(xié)同作用對(duì)有機(jī)污染物具有更廣泛的去除效果。該方法的優(yōu)點(diǎn)是高能量輸入(紫外光輻射)到系統(tǒng)以強(qiáng)化•OH產(chǎn)生，從而誘發(fā)后面的自由基反應(yīng)。氫的氧化電位為1．77Ev，其酸離解常數(shù)(pKa)為1 1．6，在水溶液中容易分解，是一種很強(qiáng)的氧化劑，可將水中有機(jī)或無(wú)機(jī)毒性污染物氧化成無(wú)毒或較易被微生物分解的化合物。一般來(lái)講，無(wú)機(jī)物對(duì)過(guò)氧化氫的反應(yīng)較有機(jī)物快，因?yàn)閭髻|(zhì)因素的限制，水中極微量的有機(jī)物難以被過(guò)氧化氫處理，對(duì)高濃度難降解的污染物(如高氯代芳香烴)，僅使用過(guò)氧化氫氧化效果也不十分理想。有研究表明：UV／H202氧化處理過(guò)程對(duì)有機(jī)污染物濃度的適用范圍很寬，從幾十mg／L到上千mg／L，但從處理效率與成本來(lái)看，不適合直接處理高濃度的工業(yè)有機(jī)廢水，但作為生物處理的前置處理方法則非常有效。

    UV／H202反應(yīng)的基本原理是：當(dāng)H202受到一定能量的紫外光 <300nm)激發(fā)后，會(huì)形成羥基自由基，反應(yīng)如下式：

    3．4 UVIH2O2／O3氧化原理

    •OH系統(tǒng)是一種有效降解廢水中污染物的高級(jí)氧化工藝，該工藝可以直接將污染物氧化為二氧化碳和水。有關(guān)H202／03系統(tǒng)的反應(yīng)機(jī)理，研究人員已經(jīng)做了大量的工作，可以概括如下：
 

    一旦•OH在溶液中生成，它就會(huì)無(wú)選擇地與溶液中的各種污染物進(jìn)行反應(yīng)，將其氧化為二氧化碳、水、和其他無(wú)害物質(zhì)，自由基反應(yīng)速率很快，因此處理效果很好，它是一種很有發(fā)展前途的高級(jí)氧化工藝。

    UV／H202／03氧化工藝的基本原理同UV／H202，UV／O3氧化相同，均借助于在紫外光激發(fā)下，反應(yīng)體系形成強(qiáng)氧化性的•OH，此外在水溶液中還發(fā)生如下一系列化學(xué)反應(yīng)：
 

    紫外光激發(fā)下，03和H202的協(xié)同作用對(duì)有機(jī)污染物具有更廣泛的去除效果。該方法的優(yōu)點(diǎn)是高能量輸入(紫外光輻射)到系統(tǒng)以強(qiáng)化•OH產(chǎn)生，從而誘發(fā)后面的自由基反應(yīng)。