1、非均相催化臭氧氧化技術(shù)簡(jiǎn)述
    非均相催化臭氧氧化技術(shù)與均相催化臭氧氧化技術(shù)相比而言，其催化劑的優(yōu)點(diǎn)比較突出，例如對(duì)有機(jī)物的礦化率進(jìn)行有效提升、降低水處理成本以及易于回收處理等，所以該技術(shù)受到的關(guān)注比較多。在非均相催化臭氧氧化反應(yīng)中，金屬氧化物型催化劑、負(fù)載型催化劑、礦物型或者改性礦物型催化劑以及活性炭型催化劑，是使用的最為廣泛的四種類型。
    盡管相關(guān)人員在該領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行了大量的研究，但是對(duì)于催化反應(yīng)機(jī)制的具體情況，卻依然沒(méi)有廣泛的認(rèn)同。對(duì)非均相催化劑催化臭氧分解機(jī)理進(jìn)行明確，是非常有必要的，它可以提升對(duì)臭氧的高效利用。與此同時(shí)，整個(gè)反應(yīng)的活性以及反應(yīng)機(jī)理，催化劑的性能都起著重要的決定作用，對(duì)非均相臭氧催化劑的氧化基本規(guī)律進(jìn)行掌握，可以提升催化劑的有效性以及經(jīng)濟(jì)性。

2 、非均相催化臭氧反應(yīng)的影響因素
    在臭氧氧化效率影響因素中，催化劑負(fù)載量是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，為了提升臭氧氧化效率，需要對(duì)催化劑負(fù)載量進(jìn)行控制，如果負(fù)載量過(guò)高，就會(huì)讓活性組分晶粒分布的均勻性受到影響，同時(shí)還會(huì)增加活性組分晶粒的體積，致使其在焙燒的過(guò)程中出現(xiàn)團(tuán)聚或者燒結(jié)的情況，影響催化劑的性能。
現(xiàn)目前主要是將貴金屬以及過(guò)渡金屬等活性成分用于催化臭氧氧化中，貴金屬以及過(guò)渡金屬在這個(gè)過(guò)程中都可以起到提升催化效率以及降低反應(yīng)活化能的作用。通常情況下，對(duì)載體的選擇一般是具有較好的機(jī)械強(qiáng)度的支撐體，與此同時(shí)，對(duì)一定的吸附能力進(jìn)行提供。相關(guān)研究人員研究出了具有較好表面性質(zhì)以及高溫?zé)岱�(wěn)定性的改性活性氧化鋁。
    非均相臭氧氧化催化劑的主要制作工藝有三種，分別是沉淀法、溶膠 - 凝膠法、浸漬法等。所采用的工藝不一樣，其所需要的制備條件也不就一樣，因此制備工藝的不同，也造就了催化劑的催化性能之間的差異。
催化劑的投加劑量、污染物濃度、反應(yīng)溫度、臭氧產(chǎn)量及 pH 等，都是催化臭氧氧化過(guò)程中的主要影響因素。為了降低對(duì)其的影響，還應(yīng)該對(duì)催化劑的投加量進(jìn)行控制，通過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn)，使用將聚合氧化鋁作為載體的銅鎳雙組分催化劑對(duì)臭氧氧化進(jìn)行催化，在一定的范圍內(nèi)，催化劑的投加量越高，污泥沉降性能越好，與此同時(shí)，TP 以及 COD 的去除率也有一定程度上的增加，超過(guò)一定的范圍，催化劑投加量越高，COD 會(huì)有所下降。
    在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，還需要對(duì)污染物濃度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度以及 pH 等進(jìn)行關(guān)注和考慮。研究人員通過(guò)采用水熱法制備了納米 a-MnO 催化劑，對(duì)臭氧氧化降解水中的雙酚 A 進(jìn)行催化，同時(shí)對(duì)不同反應(yīng)條件下的降解率影響因素進(jìn)行了考察，最后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)催化劑的加入量為 100 mg/L，初始 pH8.5，反應(yīng)溫度為 18 ℃時(shí)，其降解效果是最好的。當(dāng)處理質(zhì)量濃度為 10 pg/mL 的雙酚 A 溶液 120 min 去除率可以達(dá)到 74.1%。同時(shí)，通過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)催化劑的使用次數(shù)越多，其活性就會(huì)隨著使用次數(shù)增加而逐漸變低，催化活性具有一定的穩(wěn)定性。

3、非均相催化臭氧反應(yīng)的機(jī)理
    在非均相催化臭氧氧化反應(yīng)中，主要的反應(yīng)機(jī)理有三種 ：首先是有機(jī)分子在催化劑表面吸附，然后與汽液中的臭氧發(fā)生反應(yīng)，第二種是臭氧吸附在催化劑的表面上，與之反應(yīng)生成 OH，并與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。最后一種是有機(jī)分子以及臭氧全部被化學(xué)吸收，而吸附組分之間發(fā)生相互反應(yīng)。
3.1、催化劑表面羥自由基集團(tuán)反應(yīng)機(jī)理
    羥自由基在一定程度上可對(duì)系統(tǒng)的氧化能力進(jìn)行提升，讓目標(biāo)物的分解效率得到提高。羥自由基在系統(tǒng)催化劑中的應(yīng)用情況，目前已得到了多方面的研究。臭氧在催化劑表面的分級(jí)，對(duì)于催化劑活性而言，起著決定性作用的表面堿性含氧基團(tuán)是催化劑的活性中心，例如羥基基團(tuán)等。將催化劑在溶液中進(jìn)行添加時(shí)，因?yàn)楸砻骐姾蓻](méi)有得到平衡的原因，使得水分子吸附在金屬氧化物的表面，由于吸附效果強(qiáng)烈，會(huì)讓水離解生成表面羥基。所以不論是金屬負(fù)載氧化物還是金屬氧化等，凡是屬于氧化物，其表面大多數(shù)情況都會(huì)有羥基基團(tuán)存在。需要注意的是，臭氧分子結(jié)構(gòu)中，所包含的氧原子的電子密度更加高，這會(huì)讓位于金屬氧化物表面的Lewis 的酸味點(diǎn)親和力更加強(qiáng)。由此可見(jiàn)，表面羥基是催化臭氧反應(yīng)中非常重要的活性基團(tuán)，其作用是非常重要的。
3.2、改性催化劑催化臭氧反應(yīng)機(jī)理
    活性分組不論是就表面活性位變化而言，還是對(duì)于載體的分布形態(tài)而言，其對(duì)于催化劑的催化效果是不容置疑的。當(dāng)前對(duì)催化劑的研制，主要包含了以下三種，分別是改性礦物、活性炭、金屬氧化物等。貴金屬的催化效果非常高，但是貴金屬的價(jià)格也非常昂貴，這使得貴金屬的應(yīng)用受到了較大的限制。因此，大對(duì)數(shù)情況下，會(huì)通過(guò)在其他催化劑中加入貴金屬元素進(jìn)行催化劑的研究。隨著研究越來(lái)越深入，我們發(fā)現(xiàn)利用載體可以讓催化劑的使用成本得到降低，同時(shí)催化劑以及載體之間進(jìn)行的相互作用，還可以讓催化劑的性能得到改善。所以在催化劑中添加低價(jià)金屬等運(yùn)用的越來(lái)越多。催化劑與催化劑之間的相互輔助、催化劑與載體之間的相互作用，都可以讓表面的活性點(diǎn)位增加，以此讓臭氧分解得到促進(jìn)，并產(chǎn)生氧化活性五種，讓催化性能得到提升。

4、結(jié)語(yǔ)
    非均相催化臭氧氧化反應(yīng)作為高級(jí)氧化技術(shù)之一，由于其較強(qiáng)的氧化能力，以及可以有效減少臭氧投加量和提升有機(jī)物礦化率等優(yōu)點(diǎn)，被運(yùn)用的越來(lái)越多。在對(duì)污染物進(jìn)行降解的過(guò)程中，最為主要的氧化劑就是臭氧分解所產(chǎn)生的氧活性物種，因此在相關(guān)領(lǐng)域中，臭氧在催化劑表面進(jìn)行分解的過(guò)程一直是重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。在臭氧分解所產(chǎn)生的含氧活性物種的過(guò)程中，起著關(guān)鍵性作用的是催化劑表面性質(zhì)。其原因是表面活性位點(diǎn)的含量以及特性是由催化劑表面性質(zhì)決定的。雖然臭氧氧化技術(shù)使用工藝的時(shí)間已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)一百多年，但是該領(lǐng)域內(nèi)依然有很多機(jī)制是我們不了解的，在現(xiàn)今所掌握的知識(shí)中，還有相當(dāng)一部分存在較多的缺陷，例如催化劑失活、催化劑活性等，這些需要我們進(jìn)行深入的研究以及理解。目前我們應(yīng)該致力于更加深入的理論研究，通過(guò)理論研究的進(jìn)步，讓技術(shù)的進(jìn)步得到推動(dòng)。

作者：孔欠欠