非均相臭氧催化劑的制備與應用

高級氧化技術(Advanced 0xidation Process,AOPs)在反應過程中會產生羥基自由基(·0H)，·0H的氧化能力較強,僅次于F2?！?/span>0H幾乎能夠氧化所有的有機物,如烯類、脂類、芳香族和脂肪族有機物,同時也能氧化無機物,包括陰離子和陽離子。高級氧化技術在處理垃圾滲濾液的過程中，0H可將其中的難降解有機物氧化成易生化的小分子,甚至可以將其氧化成C0,和H0,從而提高垃圾滲濾液的可生化性。根據產生自由基的方式及反應條件的不同,常用處理滲濾液的 AOPs包括 Fenton 氧化、濕式催化氧化、臭氧氧化法及催化臭氧化技術。

高級氧化技術主要通過產生羥基自由基(·OH:EO=2.8V)實現難降解有機物的降解和礦化。臭氧氧化能力強，可通過直接反應(O3:E0=2.07 V)或間接產生·0H與廢水中的化合物反應。臭氧氧化具有反應效率高，無二次污染的優點，在廢水處理中可以有效地消毒、除色，因而被廣泛應用于處理高濃度和難降解的有機廢水，例如城市廢水、工業廢水、造紙工業廢水和染料工業廢水。

傳統的臭氧氧化工藝存在一些缺點，如氣態臭氧利用率低、工藝選擇性差以及有機物氧化不完全等。因此，有必要開發改進的臭氧化工藝，既能提高臭氧傳質，又能促進·OH 的產生。研究表明在臭氧氧化反應過程中，催化劑的加入促進反應中活性基團·OH 的產生并且可提高臭氧的直接氧化能力，實現有機污染物的深度處理?；纱呋瘎┰谌芤褐械牟煌嬖谛螒B，臭氧的催化金化技術可以分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。

均相催化劑加入可以協同臭氧氧化，其反應催化機理可分為兩種:

1、過渡金屬離子催化臭氧產生更多·OH;

2、在催化劑與有機物或臭氧之間形成絡合物，提高臭氧與污染物的接觸時間和反應效率。

但實際過程中催化劑金屬離子不易回收，產泥量大造成二次污染，同時水處理成本較高，這使臭氧均相催化受到限制。

科力邇采用多種過渡金屬氧化物及貴金屬為催化組分，對不同廢水具有極佳的適應性和高催化活性，催化臭氧高效轉化產生·OH，氧化效率比傳統臭氧催化氧化提高2~5倍，采用該技術可有效降低污水COD。

高效非均相催化劑關鍵技術創新點:

(1)采用多種過渡金屬氧化物為催化組分，通過大量實驗及工程驗證，調整材料的配比使催化劑對不同廢水具有極佳的適應性，同時提供高催化活性；

(2)采用中低溫燒結技術，在保證活性組的同時，有效減少生產能耗以及催化劑使用過程中的流失率，防止二次污染;

(3)以高活性組分材料為催化劑載體，采用多孔結構具有較高的比表面積，并摻雜不易流失催化組分，提高催化劑的穩定性能。載體機械強度大、使用壽命長。

(4)催化劑可有效降低反應活化能，從而達到深度氧化、最大限度地去除有機污染物的目的。

(5)可加速臭氧在水中的自分解，增加水中產生的·0H 濃度，從而提高臭氧氧化效果，氧化效率比單純臭氧氧化提高2~5 倍。

(6)采用原子沉積對催化劑進行改性技術，催化劑載體縣有超親水性，催化劑不易污染、結垢和堵塞，可長周期運行。