臭氧屬于一種不穩(wěn)定活潑氣體，在常溫狀態(tài)下其會有一個特殊的臭味，并且氣體呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧在水中的氧化還原電位為2.07V，目前是僅次于氟的強(qiáng)氧化劑。臭氧應(yīng)用于廢水處理中主要是利用了該特征。

就目前的情況來看，臭氧在水溶液中的分解速度要快于氣相中的分解速度。臭氧在水中分解主要是受到了溫度以及pH值影響，隨著溫度的不斷升高，分解的速度也在逐漸的加快。當(dāng)溫度達(dá)到了100℃以上時，分解就會非常的劇烈。當(dāng)溫度達(dá)到了270℃以上時就會直接轉(zhuǎn)化為氧氣。pH值和分解速度也是成正比的關(guān)系。在常溫狀態(tài)下空氣中的分解半衰期的時間為15到30分鐘。

2、臭氧氧化機(jī)理

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化能力要大大高于氯和二氧化氯。隨著社會的不斷發(fā)展，對于水資源的要求也是越來越高，在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始使用臭氧等一些氧化技術(shù)進(jìn)行污水處理，從而能夠更好地確保水的質(zhì)量。

目前臭氧化過程主要包括兩個方面：一直接進(jìn)行臭氧反應(yīng)。二間接進(jìn)行催化反應(yīng)。

在直接進(jìn)行臭氧氧化反應(yīng)的過程中主要采用兩種方式，即偶極加成反應(yīng)以及親電取代反應(yīng)。對于偶極加成反應(yīng)主要是因為臭氧的具有偶極結(jié)構(gòu)，因此在發(fā)生反應(yīng)的過程中會和含不飽和鍵的有機(jī)物進(jìn)行加成反應(yīng)，從而達(dá)到要求。對于親電取代反應(yīng)主要是因為帶有吸電子基團(tuán)的芳香族類化合物，包括－COOH、－NO2、－Cl等基團(tuán)，他們和臭氧很難進(jìn)行反應(yīng)，因此在發(fā)生該類反應(yīng)的時候會具有一定的選擇性。通常情況下，臭氧直接氧化有機(jī)物好是在酸性的條件下發(fā)生，其雖然反應(yīng)非常慢，但是具有很好的選擇功能，氧化產(chǎn)物也為有機(jī)酸類，再次發(fā)生氧化比較困難，同時每一個有機(jī)物的反應(yīng)速度也相差很大。

雖然臭氧的氧化性非常強(qiáng)，但是因為具有很高的選擇性，因此在發(fā)生反應(yīng)的過程中很難進(jìn)行污水的去除。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于這方面的研究也是越來越多，在進(jìn)行臭氧水處理方面也不斷地進(jìn)行完善，目前會使用均相催化和非均相催化臭氧來達(dá)到有機(jī)物降解的目的。

間接催化反應(yīng)主要是臭氧能夠直接或者是通過觸發(fā)反應(yīng)、增殖反應(yīng)以及終結(jié)反應(yīng)產(chǎn)生的自由基氧化許多種化合物，對于每一種反應(yīng)都會有不同的自由基產(chǎn)生。自由基和水中有機(jī)物反應(yīng)的速度非常快，同時不需要進(jìn)行選擇，在其中非常關(guān)鍵部分是羥基自由基。羥基自由基是為常見的一種氧化劑，其氧化電極電位只小于氯，其優(yōu)點是能夠快速的和有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，并且不需要進(jìn)行選擇，容易和氣不同位置的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生易氧化的中間產(chǎn)物。對于這些自由基因為速度反應(yīng)速度非?？?，目前反應(yīng)的速率已經(jīng)達(dá)到了106～109L/mol?s，因此每一種有機(jī)物的催化臭氧反應(yīng)速度都差不多，因此也就造成了自由基型反應(yīng)選擇性低。

3、臭氧催化氧化技術(shù)處理廢水的影響因素

3.1 PH值的影響

水溶液中臭氧分解非常重要的一個影響因素是PH值，在發(fā)生O3和H2O2/O3反應(yīng)體系中，需要合理的控制PH值，因為如果pH值太低會直接影響到臭氧氧化反應(yīng)，使得反應(yīng)具有一定的選擇性，不能有效的將有機(jī)物的去除，隨著PH值的不斷增加，溶液中的OH-不斷增加，其也會進(jìn)一步加強(qiáng)氧化能力的反應(yīng)，不斷提高整體的反應(yīng)效率。但是因為PH值過高，會使得其中存在OH捕獲劑，消耗其中的羥基自由基，從而對整個過程的有機(jī)污染物的氧化產(chǎn)生很大影響。

目前會選擇研究含染料中間體和醫(yī)藥中間體為主的精細(xì)化工有機(jī)廢水，其主要是針對其中處理效率低問題進(jìn)場實驗控制，對其中的反應(yīng)條件進(jìn)行有效選擇，對于其中的COD去除率、脫色率、BOD5/COD等指標(biāo)方面進(jìn)行研究。從結(jié)果中可以知道，Mn/C協(xié)同臭氧的效果是好的，其在時間消耗少，在這個過程中pH值達(dá)到9，同時中國香港去除效率也達(dá)到了91．6%和34．9%。通過分析我們可以知道，因為臭氧氧化會使得廢水中的不飽和集團(tuán)進(jìn)行破壞，是化合物進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過處理后會金玉比提高原水的BOD5/COD，對于后續(xù)的生物處理具有非常重要的作用。

4.2.2 在印染廢水處理中的應(yīng)用

將堇青石蜂窩陶瓷、硅藻土、活性氧化鋁和活性炭作為整體實驗的載體，其中的主要成分是FexOy、CuO、NiO、MnxOy、BaO，然后將其進(jìn)行實驗對比，同時重點分析載鐵型活性炭催化劑臭氧催化氧化印染廢水方面。從研究結(jié)果中可以知道，載鐵型的催化劑具有很大的活性，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到了750℃的時候，其催化性能達(dá)到佳狀態(tài)。

4.3 在食品工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

通過分析食品工業(yè)廢水的研究可以知道，其水質(zhì)變化非常大，因此提出了“水解酸化－接觸氧化－臭氧催化氧化－曝氣生物濾池(BAF)”的組合工藝。廢水COD逐漸的下降，從2000～7000mg/L到100mg/L，并一直處于下降狀態(tài)，直到達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。從實驗中可以知道，水解酸化系統(tǒng)和臭氧催化氧化(負(fù)載MnO2的陶粒為催化劑)－曝氣生物濾池深度處理系統(tǒng)是確保該系統(tǒng)運行非常關(guān)鍵的部分，需要重點加強(qiáng)研究。