非均相臭氧催化剂的制备与应用

高级氧化技术(Advanced 0xidation Process,AOPs)在反应过程中会产生羟基自由基(·0H)，·0H的氧化能力较强,仅次于F2。·0H几乎能够氧化所有的有机物,如烯类、脂类、芳香族和脂肪族有机物,同时也能氧化无机物,包括阴离子和阳离子。高级氧化技术在处理垃圾渗滤液的过程中，0H可将其中的难降解有机物氧化成易生化的小分子,甚至可以将其氧化成C0,和H0,从而提高垃圾渗滤液的可生化性。根据产生自由基的方式及反应条件的不同,常用处理渗滤液的 AOPs包括 Fenton 氧化、湿式催化氧化、臭氧氧化法及催化臭氧化技术。

高级氧化技术主要通过产生羟基自由基(·OH:EO=2.8V)实现难降解有机物的降解和矿化。臭氧氧化能力强，可通过直接反应(O3:E0=2.07 V)或间接产生·0H与废水中的化合物反应。臭氧氧化具有反应效率高，无二次污染的优点，在废水处理中可以有效地消毒、除色，因而被广泛应用于处理高浓度和难降解的有机废水，例如城市废水、工业废水、造纸工业废水和染料工业废水。

传统的臭氧氧化工艺存在一些缺点，如气态臭氧利用率低、工艺选择性差以及有机物氧化不完全等。因此，有必要开发改进的臭氧化工艺，既能提高臭氧传质，又能促进·OH 的产生。研究表明在臭氧氧化反应过程中，催化剂的加入促进反应中活性基团·OH 的产生并且可提高臭氧的直接氧化能力，实现有机污染物的深度处理。基干催化剂在溶液中的不同存在形态，臭氧的催化金化技术可以分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。

均相催化剂加入可以协同臭氧氧化，其反应催化机理可分为两种:

1、过渡金属离子催化臭氧产生更多·OH;

2、在催化剂与有机物或臭氧之间形成络合物，提高臭氧与污染物的接触时间和反应效率。

但实际过程中催化剂金属离子不易回收，产泥量大造成二次污染，同时水处理成本较高，这使臭氧均相催化受到限制。

科力迩采用多种过渡金属氧化物及贵金属为催化组分，对不同废水具有极佳的适应性和高催化活性，催化臭氧高效转化产生·OH，氧化效率比传统臭氧催化氧化提高2~5倍，采用该技术可有效降低污水COD。

高效非均相催化剂关键技术创新点:

(1)采用多种过渡金属氧化物为催化组分，通过大量实验及工程验证，调整材料的配比使催化剂对不同废水具有极佳的适应性，同时提供高催化活性；

(2)采用中低温烧结技术，在保证活性组的同时，有效减少生产能耗以及催化剂使用过程中的流失率，防止二次污染;

(3)以高活性组分材料为催化剂载体，采用多孔结构具有较高的比表面积，并掺杂不易流失催化组分，提高催化剂的稳定性能。载体机械强度大、使用寿命长。

(4)催化剂可有效降低反应活化能，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。

(5)可加速臭氧在水中的自分解，增加水中产生的·0H 浓度，从而提高臭氧氧化效果，氧化效率比单纯臭氧氧化提高2~5 倍。

(6)采用原子沉积对催化剂进行改性技术，催化剂载体县有超亲水性，催化剂不易污染、结垢和堵塞，可长周期运行。