一般工业废水中含有大量的人工合成有机物，如芳烃、多环芳烃、氯代芳烃、有机酸酯等。这些有机物污染物不仅难以生化降解，而且进入环境系统后会沿着食物链生物富集，最终影响人类的神经系统、内分泌系统、生殖功能等。因此，水中难降解有机物的污染问题已成为水资源治理面临的一项严峻挑战。臭氧高级氧化技术作为一种绿色高效的水处理技术，因其可以通过臭氧分解产生强氧化活性的氧自由基(·OH、·O2-、1O2)而受到广泛的关注。其中比较常见的有以下几种：(1)单独臭氧氧化(O3);(2)紫外/臭氧氧化(UV/O3);(3)过氧化氢/臭氧氧化(H2O2/O3);(4)金属催化臭氧氧化。下面，江苏铭盛环境为您介绍了臭氧高级氧化技术在工业废水处理中的应用。

1、臭氧高级氧化的原理

臭氧在水中分解后产生比臭氧更强的氧化性物质，如羟基自由基(·OH)等，可以有效地去除水中有机污染物。臭氧在水中的分解反应为自由基链式反应，引发该链式反应的物质主要有两种：由水中OH－引发臭氧分解产生HO2·和·O2-;由水中杂质M(如某些金属离子)引发臭氧分解产生HO3·、·OH、O3-。氧化能力较弱的·O2-可以迅速与臭氧反应，促进水中臭氧分解产生·OH。羟基自由基(·OH)作为一种无选择性的强氧化剂，与有机物分子氧化反应的反应速率常数可达106～109L·mol－1·s－1，许多难生化降解的有机污染物均可通过·OH的氧化作用有效去除。

2、臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展

2.1 单独臭氧氧化(O3)技术

单独臭氧氧化处理有机物时，是以臭氧分子与有机物之间的直接氧化为主导。这种处理方法虽然高效无污染，但也存在一些明显的不足之处。臭氧与不同有机物反应时的反应速率常数相差较大，即臭氧氧化具有选择性，使得废水中的COD和TOC很难被彻底去除。因此，臭氧类高级氧化技术一般通过与其他技术联合使用来促进臭氧分解产生高活性的·OH，从而增强有机物的去除效果。

2.2 紫外/臭氧氧化(UV/O3)技术

UV/O3技术将紫外与臭氧结合，利用紫外辐射产生的能量使得臭氧分解产生大量的·OH，从而提高有机物的去除效果。

随着对UV/O3体系的不断深入研究，研究者也提出了较为详细的催化机理，如图2所示。UV/O3体系催化降解有机物主要通过·OH的作用完成，其过程可以分为两个阶段。第一阶段，溶解在水中的臭氧发生光解产生H2O2，H2O2在紫外光照的作用下直接分解产生·OH，这是该阶段产生·OH的主要方式。上述方式产生的·OH进入第二阶段的自由基反应循环，同时水中的有机污染物也参与该循环反应，促进有利于臭氧分解的O2-生成。此时O2-对臭氧的分解是产生·OH的主要方式。

UV/O3技术虽然具有很强的氧化能力，但由于其处理费用较高，操作工艺复杂，一般只是在实验室作为基础研究。目前研究比较热门的是将UV/O3技术与TiO2、ZnO等一系列光催化材料结合起来，在提高降解效率的同时可以降低处理费用。

2.3 过氧化氢/臭氧氧化(H2O2/O3)技术

H2O2作为一种常见的氧化剂也经常被用于臭氧高级氧化技术中。H2O2/O3的作用机理与OH-/O3相似，H2O2去质子化后产生HO2-，HO2-与臭氧作用产生高活性的·OH以及可以促进臭氧分解的O2-。其机理过程可用如下反应方程式来描述：

H2O2/O3体系对有机物的降解效率显著，且H2O2分解后不产生新的污染物，是一种绿色高效的高级氧化技术。但在其实际应用中仍存在以下几个问题：(1)H2O2与O3的投加量难以确定。在一定范围内增加H2O2可以促进·OH的产生，但过量的H2O2会猝灭·OH，影响有机物的去除率。(2)H2O2/O3体系受溶液pH的影响较大。在中性及碱性条件下，溶液中会有大量的无机碳(如HCO3-、CO32-)存在，导致·OH的猝灭;在酸性条件下，H2O2很难发生去质子化反应，从而影响·OH的产生。

2.4 金属催化臭氧氧化技术

金属催化臭氧化技术即通过在臭氧化过程中加入一些金属氧化物或金属离子促进臭氧分解产生·OH。按照催化剂的形态，可以将催化臭氧化分为：均相催化臭氧化(催化剂以金属离子形态存在)以及非均相催化臭氧化(催化剂为金属氧化物固体或将金属/金属氧化物负载在固相载体上)。

3、结论

臭氧自被人类发现以来，已被广泛运用于水处理消毒等方面。单独臭氧往往不能使有机物彻底降解，需要将臭氧与其他技术联合使用。比较常见的有以下几种：紫外/臭氧氧化(UV/O3)、过氧化氢/臭氧氧化(H2O2/O3)、金属催化臭氧氧化。其中，金属催化臭氧氧化中的非均相催化臭氧化技术因为具有高效简便的特点，且在一定程度上解决了催化剂循环利用的问题，是今后臭氧高级氧化技术研究的重要方向。