En el gran escenario del tratamiento de aguas residuales, los oxidantes catalíticos del ozono son un "jugador estrella".y en qué dirección se desarrollará en el futuro.
1, Clasificación de los oxidantes catalíticos del ozono
En pocas palabras, los oxidantes catalíticos del ozono se pueden dividir en dos categorías: catalizadores homogéneos y catalizadores heterogéneos.
Hablemos primero de los catalizadores homogéneos, que utilizan principalmente el efecto catalítico de los iones metálicos en solución, como los iones de manganeso, los iones de hierro, los iones de cobalto, etc.Estos iones metálicos pueden acelerar la descomposición del ozono y producir radicales hidroxilo con fuertes propiedades oxidantesPero tiene un gran problema, que es la dificultad para recuperar los iones metálicos, lo que limita su promoción y uso a gran escala.
Los catalizadores heterogéneos están compuestos principalmente de metales sólidos, óxidos metálicos o metales u óxidos metálicos apoyados en un soporte.dióxido de manganesoLos catalizadores heterogéneos se pueden separar fácilmente del agua.con menos contaminación secundaria y un proceso de tratamiento simple, por lo que se utilizan ampliamente en la ingeniería hoy en día.
2, Componentes de los oxidantes catalíticos del ozono
La composición de los diferentes tipos de oxidantes catalíticos del ozono también varía. En los catalizadores heterogéneos, los portadores comúnmente utilizados incluyen carbono activado, alumina, dióxido de titanio, etc.El carbón activado no sólo tiene una gran capacidad de adsorción, pero también tiene cierta capacidad catalítica; el óxido de aluminio tiene buena estabilidad y alta resistencia mecánica;El dióxido de titanio ha demostrado un buen rendimiento tanto en la oxidación fotocatalítica como en la oxidación catalítica del ozonoLos ingredientes activos son generalmente metales de transición y sus óxidos, tales como cobre, manganeso, cobalto, hierro, etc.Estos metales y sus óxidos pueden catalizar eficazmente la descomposición del ozono y mejorar la eficiencia de la oxidación.
3Principio de reacción de la oxidación catalítica del ozono
El ozono en sí tiene fuertes propiedades oxidantes, con un potencial redox de 2,07 eV. Su proceso de oxidación se divide en oxidación directa y oxidación indirecta.La oxidación directa se refiere a la reacción entre las moléculas de ozono y los contaminantes directamente.La oxidación indirecta es la descomposición del ozono para producir radicales hidroxilo, que luego reaccionan con contaminantes.
En el sistema de oxidación catalítica del ozono, la adición de un catalizador mejora enormemente este proceso.el primer paso es que el ozono se disuelve en la fase líquida, es adsorbido y activado por el catalizador, y genera radicales hidroxilo; el segundo paso es que el catalizador adsorba los contaminantes orgánicos en la superficie, formando quelatos superficiales;El tercer paso es la reacción de oxidación entre los radicales hidroxilo y los quelatos superficiales, que degrada los contaminantes orgánicos.
Por ejemplo, cuando se trata las aguas residuales que contienen compuestos orgánicos, el ozono genera una gran cantidad de radicales hidroxilo bajo la acción de catalizadores.Ataca las moléculas orgánicas y oxida y descompone los compuestos orgánicos grandes en moléculas pequeñas, incluso oxidándolos directamente en dióxido de carbono y agua.
4, La eficacia del uso de oxidantes catalíticos del ozono
1Mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales: para los compuestos orgánicos difíciles de degradar, los oxidantes catalíticos del ozono pueden romper algunas de sus moléculas cíclicas o de cadena larga en moléculas pequeñas,hacer más conveniente el tratamiento bioquímico posteriorPor ejemplo, en el tratamiento de las aguas residuales de impresión y tintura,las macromoléculas de colorante que eran originalmente difíciles de degradar se descomponen fácilmente por los microorganismos después de la oxidación catalítica del ozono, mejorando en gran medida su biodegradabilidad.
2Reducir la concentración de contaminantes: puede oxidar directamente la materia orgánica fácilmente degradable en dióxido de carbono y agua,reducir eficazmente indicadores como la demanda química de oxígeno (COD) y el carbono orgánico total (TOC) en las aguas residualesLos datos muestran que en el tratamiento de algunas aguas residuales industriales, el uso de oxidantes catalíticos de ozono puede lograr tasas de eliminación de COD superiores al 60%.
3. descoloración y desodorizante: También es eficaz para las aguas residuales con color y olor. Al igual que el lixiviado de la basura, es negro y oloroso.su color y olor mejoran significativamente.
5La futura dirección de desarrollo de los oxidantes catalíticos del ozono
1. Desarrollo de catalizadores de alto rendimiento: en el futuro, se harán esfuerzos para mejorar la actividad, la estabilidad y la selectividad de los catalizadores.mediante el uso de la nanotecnología para preparar catalizadores a nanoescala, aumentando la superficie específica y mejorando la actividad catalítica; o desarrollar catalizadores compuestos que combinen múltiples ingredientes activos para lograr efectos sinérgicos.
2• Ampliar las áreas de aplicación: Además del tratamiento de aguas residuales, también habrá más exploración en áreas como la purificación del agua potable y la purificación del aire.eliminación de trazas de contaminantes orgánicos del agua potable y purificación del aire contaminado con ozono.
3. Combinado con otras tecnologías: Combinado con tecnología de tratamiento biológico, tecnología de separación de membranas, etc., para mejorar aún más la eficiencia del tratamiento y reducir los costes.la combinación de la oxidación catalítica del ozono y el filtro biológico gaseoso (BAF) puede utilizar primero la oxidación catalítica del ozono para descomponer la materia orgánica recalcitrante, y luego utilizar BAF para el tratamiento biológico, que puede lograr un mejor efecto de purificación del agua.
