高效降解高COD废水：臭氧催化氧化技术解析

臭氧处理技术降低废水中COD的作用机制

氧具备极强的氧化性能，其氧化还原电位可达2.07eV。该氧化过程主要通过两种途径实现：一是臭氧分子直接与污染物发生反应；二是臭氧分解后产生的羟基自由基与污染物分子进行作用。尽管单独使用臭氧可在一定范围内去除有机物，但其自身利用率有限，对污染物的清除往往不够充分。

臭氧催化氧化技术，是在臭氧系统中加入催化剂，以大幅提升臭氧的分解效率，进而大量生成羟基自由基（·OH），从而无差别地分解水中有机物。该技术是为克服单一臭氧氧化效率不足而发展起来的创新方法。

催化剂在臭氧氧化过程中的功能，主要体现在促进臭氧转化为氧化性更强的羟基自由基，进而显著提升整体氧化效能。

该技术的核心原理在于借助催化材料，将强氧化剂臭氧转变为具备非选择性氧化特征的羟基自由基（·OH）。羟基自由基的氧化能力优于臭氧分子，且反应不具有选择性，能够有效分解废水中的多种有机污染物。在催化体系内，臭氧与废水共同进入催化氧化塔，向上流过催化填料层，在此过程中产生大量羟基自由基。这些自由基可将废水中难降解的大分子有机物通过断链、开环等作用转化为小分子物质，并进一步矿化为二氧化碳与水。臭氧最终分解为氧气，无二次污染，确保出水水质符合排放标准。

根据形态差异，臭氧催化剂可分为均相型与非均相型。均相催化剂主要借助溶液中金属离子的催化功能，而非相催化剂则通常采用固态金属、金属氧化物或承载于载体上的金属及金属氧化物作为活性组分。这些催化剂能促使臭氧将有机物直接氧化为CO₂和H₂O，或将大分子有机物分解为更易处理的小分子物质。

引入催化剂后，臭氧的利用效率与有机物矿化能力均获得显著提升。采用复合多孔高强度的硅铝钛材料作为载体，并加入不易溶失的催化成分，增强了催化剂的稳定性与机械强度，延长了使用寿命，也避免了定期投加的繁琐。此外，该催化剂拥有较大的比表面积，处理水量大，可延长废水与催化剂的接触时间，节省占地空间，并能依据水质水量的波动灵活调整，适应性与抗冲击负荷能力突出。

市面常见臭氧催化剂按照载体分为以下几类：

• 陶粒/陶土类：物理键的结合，物理强度差，催化剂易流失，寿命短；

• 活性炭类：物理键的结合，催化剂易流失，寿命短，柱状类增大反洗的水头损失；

• 硅铝复合材料类：在传统陶粒的基础上引入部分氧化铝成型作为载体，是陶粒载体催化剂的升级版，具有生产成本低的特点，强度相对较大，硬度更高，磨损相对陶粒较低，但仍容易磨损掉粉，部分填料掉粉会使出水显色。

• 活性氧化铝类：基体与催化组分以化学键结合，催化组分不易流失，寿命长，中性条件下抗污染能力强，效果稳定。

深圳科力迩公司采用多种过渡金属氧化物及贵金属为催化组分，对不同废水具有极佳的适应性和高催化活性，催化臭氧高效转化产生·OH，氧化效率比传统臭氧催化氧化提高2~5倍，采用该技术可有效降低污水COD。

高效非均相催化剂关键技术创新点:

(1)采用多种过渡金属氧化物为催化组分，通过大量实验及工程验证，调整材料的配比使催化剂对不同废水具有极

佳的适应性，同时提供高催化活性；

(2)采用中低温烧结技术，在保证活性组的同时，有效减少生产能耗以及催化剂使用过程中的流失率，防止二次污染;

(3)以高活性组分材料为催化剂载体，采用多孔结构具有较高的比表面积，并掺杂不易流失催化组分，提高催化剂的稳定性能。载体机械强度大、使用寿命长。

(4)催化剂可有效降低反应活化能，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。

(5)可加速臭氧在水中的自分解，增加水中产生的·0H 浓度，从而提高臭氧氧化效果，氧化效率比单纯臭氧氧化提高2~5 倍。

(6)采用原子沉积对催化剂进行改性技术，催化剂载体县有超亲水性，催化剂不易污染、结垢和堵塞，可长周期运行。