化工废水成分复杂,含有大量难降解、高毒性、高化学稳定性的有机污染物(如酚类、卤代烃、染料、农药中间体等)。单纯使用臭氧直接氧化存在两大局限:
选择性高:臭氧分子更倾向于攻击不饱和键(如C=C,芳香环),对饱和有机物(如羧酸、卤代烃)反应速率慢。
利用率低:臭氧在水中的溶解度有限,且分解产生具有强氧化性的·OH自由基的效率不高,导致臭氧消耗量大,运行成本高。
臭氧催化剂通过催化臭氧分解,大量生成羟基自由基(·OH),从而解决上述问题:
·OH的氧化性更强:氧化还原电位(2.8V)远高于臭氧(2.07V),几乎可以无选择性地氧化分解绝大多数有机物。
反应速率极快:·OH与有机物的反应速率常数通常是臭氧的10^6~10^9倍。
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