臭氧催化劑在使用的時(shí)候，主要應(yīng)用在廢水處理等行業(yè)中，是近年來污水處理領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用熱點(diǎn)，那么它在使用時(shí)具體有什么作用呢？

臭氧催化劑的作用是什么？

吸附富集：高比表面積、吸附容量高的催化劑，當(dāng)廢水與催化劑接觸時(shí)，水中的有機(jī)物首先被富集在催化劑表面，當(dāng)臭氧氧化時(shí)，作用于表面有機(jī)物的幾率更高，臭氧氧化效率提高。

催化活化：臭氧催化劑具有催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在催化劑的作用下易于分解產(chǎn)生如羥基自由基之類有高氧化性的自由基，從而提高臭氧的氧化效率。

吸附和活化協(xié)同作用：催化劑既能吸附水中有機(jī)污染物，同時(shí)又能催化活化臭氧分子，產(chǎn)生大量氧化活性的自由基，在這類催化劑表面，有機(jī)污染物的吸附和氧化劑的活化協(xié)同作用，可以取得更好的催化臭氧氧化效果。

多相臭氧催化劑主要利用多種金氧化物及金屬單質(zhì)為活性催化材料，采用立體構(gòu)架技術(shù)，在高溫條件下提高微孔數(shù)量和分布均勻度，獲得更高的比表面積。限度提高臭氧氧化效率，同樣氧化條件下，臭氧氧化效率提高30―60%，同樣去除率情況下，節(jié)約臭氧投加30%以上。

據(jù)悉，臭氧在工業(yè)廢水處置中應(yīng)用非常普遍，水溶液中臭氧與有機(jī)物的作用主要有兩種途徑：一種是臭氧分子的直接氧化作用；另一種是臭氧被合成后產(chǎn)生·OH羥基自在基強(qiáng)氧化作用。

傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)以直接氧化為主，傳質(zhì)效果差、較高的選擇性、臭氧應(yīng)用率低、投資與運(yùn)轉(zhuǎn)本錢昂揚(yáng)。

臭氧催化氧化技術(shù)是在氧化體系內(nèi)參加過渡金屬離子，可以對臭氧氧化產(chǎn)生明顯的催化效果，能夠催化臭氧在水中的自合成，增加水中產(chǎn)生的·OH濃度，從而進(jìn)步臭氧氧化效果。

目前，催化臭氧工藝分為兩品種型：均相臭氧氧化和非均相臭氧氧化。均相臭氧氧化是指在水中參加一些溶解性的過渡金屬離子以到達(dá)催化臭氧氧化的效果。非均相臭氧催化的催化劑以固態(tài)方式存在，易于別離，流程簡單，既防止了催化劑的流失，也降低了水的處置本錢。

非均相催化臭氧工程中常用的催化劑主要有：金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物;負(fù)載在載體上的金屬氧化物；負(fù)載在載體上的金屬；活性炭或以活性炭為載體的催化劑；多孔資料等。

其中過度金屬系列氧化物由于價(jià)錢相對廉價(jià)，原料易得，催化活性高而應(yīng)用普遍。如鈦氧化物、鐵氧化物、錳氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物、銅氧化物、鎳氧化物等。

目前我們研究的有兩種臭氧相關(guān)催化劑，一種為臭氧分解催化劑，一種為臭氧氧化催化劑。

前者的作用是分解臭氧，原理可簡單理解為催化劑加速臭氧半衰期的，使臭氧分解速率大幅增加從而達(dá)到短時(shí)間內(nèi)迅速去除臭氧的目的。后者氧化催化劑的作用是用于消除VOCs，同時(shí)具備消除臭氧。其原理是利用具備臭氧發(fā)生能力的廢氣處理設(shè)備所產(chǎn)生的二次臭氧與廢氣在催化劑上發(fā)生反應(yīng)，催化劑具有選擇性地捕捉廢氣當(dāng)中的氣體成分從而與設(shè)備本身的臭氧進(jìn)行反應(yīng)，除了提高廢氣凈化效率之外，還可實(shí)現(xiàn)臭氧污染的資源化利用。此法凈化效率較傳統(tǒng)無催化法設(shè)備要提高40%以上。

　臭氧是氧的同素異形體，含有三個(gè)氧原子。臭氧在常溫常壓下為淡藍(lán)色氣體，在水中的溶解度為9.2mlO3/L，高于氧氣(42.87mg/L)。當(dāng)水中溶解濃度高于20毫克/升時(shí)，為紫藍(lán)色。臭氧氧化性強(qiáng)，氧化還原電位為2.07V，僅低于單質(zhì)中的F2(3.06V)。臭氧催化劑可以將廢水中殘留的大分子、長鏈、難生物降解的有機(jī)物直接礦化為二氧化碳和水，部分分解為小分子、易生物降解的物質(zhì)，從而破壞不可生物降解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，降低毒性，提高B/C比，從而保證后續(xù)生化方法的處理效果。

臭氧廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理。臭氧與水溶液中有機(jī)物的相互作用主要有兩種方式:一種是臭氧分子的直接氧化;另一種是臭氧分解后OH羥基自由基的強(qiáng)烈氧化。

傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)主要是直接氧化，傳質(zhì)效果差，選擇性高，臭氧利用率低，投資和運(yùn)行成本高。

臭氧催化劑氧化技術(shù)是在氧化體系中加入過渡金屬離子，可以對臭氧氧化產(chǎn)生明顯的催化作用，催化臭氧在水中的自分解，增加水中產(chǎn)生的OH濃度，從而提高臭氧氧化效果。

目前，催化臭氧氧化過程可分為兩種類型:均相臭氧氧化和非均相臭氧氧化。均相臭氧氧化是指在水中加入一些可溶性過渡金屬離子，達(dá)到催化臭氧氧化的效果。多相臭氧催化催化劑以固體形式存在，易于分離，工藝簡單，不僅避免了催化劑的損失，而且降低了水處理成本。

非均相催化臭氧工程中常用的催化劑主要有:金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物;負(fù)載在載體上的金屬氧化物;支撐在載體上的金屬;活性炭或以活性炭為載體的催化劑;多孔材料等。

其中，過量的金屬系列氧化物因其價(jià)格相對低廉、原料易得、催化活性高而得到廣泛應(yīng)用。如氧化鈦、氧化鐵、氧化錳、氧化鋁、氧化鋅、氧化銅、氧化鎳等。

在多相催化臭氧化系統(tǒng)中，通常有三種可能的反應(yīng)機(jī)理:

臭氧化學(xué)吸附在催化劑表面，形成活性物質(zhì)，然后與溶液中的有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)。這種活性物質(zhì)可能是oh或其他形式的氧。

有機(jī)分子通過化學(xué)鍵吸附在催化劑表面，進(jìn)一步與臭氧發(fā)生氣相或液相反應(yīng)。首先，有機(jī)物會(huì)很快吸附在催化劑載體上，載體表面的氧化物會(huì)與它形成一些螯合物，然后這些螯合物會(huì)被臭氧和OH氧化。

臭氧和有機(jī)分子同時(shí)吸附在催化劑表面(復(fù)合作用)，然后發(fā)生反應(yīng)。從被還原的催化劑開始，臭氧會(huì)氧化金屬，臭氧對被還原金屬的反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生OH。有機(jī)物會(huì)吸附在氧化的催化劑上，然后通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)被氧化，從而再次產(chǎn)生還原的催化劑。有機(jī)物會(huì)很容易從催化劑上脫附，然后進(jìn)入本體溶液，或者被OH和臭氧氧化。

臭氧催化劑的特性。

通過大量試驗(yàn)和工程應(yīng)用，篩選出催化劑載體和活性組分，采用大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)方式，保證合成的催化劑具有高機(jī)械強(qiáng)度和長使用壽命。多孔材料為催化劑提供了巨大的比表面積，這使得催化反應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)更加有效。

該催化劑的活性組分主要是活性過渡金屬/氧化物，具有與載體材料相似的性能和高的粘附強(qiáng)度;同時(shí)，通過高溫?zé)Y(jié)成型，保證了活性組分的高利用率，解決了均相催化體系中催化劑的定期添加和催化劑損失率的問題，防止了二次污染。

將該催化劑用于臭氧催化氧化反應(yīng)，可以顯著提高臭氧與污染物的反應(yīng)速率，有效降低處理成本。使用我們的臭氧氧化塔設(shè)備，臭氧用量可減少30%以上，臭氧利用率可達(dá)98%以上。以化工廢水預(yù)處理和印染廢水深度處理為例，與常規(guī)方法相比，所需添加的臭氧量可減少30%，噸水運(yùn)行成本也可降低30%