3染料廢水的UV／HzO Oa氧化處理技術(shù)

    3．1 O。的氧化機理

    臭氧氧化法水處理屬氣液反應過程，該過程可分為以下幾個步驟：臭氧通過氣相向氣液相間界面的擴散，通過界面向液相邊界傳遞，以及隨后向液相主體的傳遞，而氣液反應則在液膜或液相主體中進行。一般認為臭氧氧化過程屬傳質(zhì)控制或反應控制。

    對于傳質(zhì)控制過程，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散的速率。當水中的溶解物與臭氧反應緩慢時，由氣相進人液相主體的臭氧傳遞速率遠大于液相主體中臭氧的消耗速率，此時該過程為反應控制。

    近年來，已發(fā)現(xiàn)許多臭氧氧化過程實際是介于傳質(zhì)控制與反應控制之間。對于臭氧與水中溶解物的反應動力學，Hoigne等人做了比較廣泛的研究。他們認為，臭氧化反應存在兩條途徑，即臭氧與溶解物的直接反應或臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基而引發(fā)的鏈反應。直接臭氧化反應和自由基型反應的產(chǎn)物一般不同，當溶液pH值高于7時，臭氧自分解加劇，自由基型反應占主導地位。一般情況下，直接臭氧化反應速度慢，選擇性高，自由基型反應速度快，選擇性低。通過活潑的羥基自由基OH與有機物反應，使染料的發(fā)色基團中的不飽和鍵斷裂，生成分子量小、無色的有機酸、醛等，達到脫色和降解有機物的目的。

    3．2 UV加速O3分解的機理

    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，反應條件溫和，氧化能力非常強，因而這項技術(shù)發(fā)展迅速。

    紫外光的照射會加快臭氧的分解。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處達到最大。但是采用UV／O3氧化法處理水中有機物的過程，不僅僅是臭氧對有機物的氧化降解，更重要的是臭氧在uv作用下分解的產(chǎn)物對有機物有著強烈的氧化降解效果。對于UV／O3氧化過程中產(chǎn)生•OH的機理目前存在兩種解釋：
 

    這兩種機理解釋都指出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)同作用對有機污染物具有更廣泛的去除效果。該方法的優(yōu)點是高能量輸入(紫外光輻射)到系統(tǒng)以強化•OH產(chǎn)生，從而誘發(fā)后面的自由基反應。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，是一種很強的氧化劑，可將水中有機或無機毒性污染物氧化成無毒或較易被微生物分解的化合物。一般來講，無機物對過氧化氫的反應較有機物快，因為傳質(zhì)因素的限制，水中極微量的有機物難以被過氧化氫處理，對高濃度難降解的污染物(如高氯代芳香烴)，僅使用過氧化氫氧化效果也不十分理想。有研究表明：UV／H202氧化處理過程對有機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看，不適合直接處理高濃度的工業(yè)有機廢水，但作為生物處理的前置處理方法則非常有效。

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

    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)的反應機理，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，它就會無選擇地與溶液中的各種污染物進行反應，將其氧化為二氧化碳、水、和其他無害物質(zhì)，自由基反應速率很快，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，反應體系形成強氧化性的•OH，此外在水溶液中還發(fā)生如下一系列化學反應：
 

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