臭氧催化氧化技术在废水处理中的应用
工业废水中含有大量可生化性差、不易被微生物降解的有机污染物，与生活污水相比具有成分复杂、浓度高、毒性大、流动性强且易在环境与生物体内富集等特点，对生态环境和生物健康有较大危害，采用传统的物化、生化处理技术已难以达到日趋严格的排放标准，因此开发一种高效、节能、环保的处理技术势在必行。臭氧催化氧化技术便是其中一种较为理想的选择。
一、臭氧催化氧化的定义及反应机理
臭氧具有极强的氧化能力，分解后生成氧气，不产生二次污染，可用于废水消毒、除色、除有机物等，但由于臭氧氧化具有选择性，导致废水有机物矿化率和臭氧利用率较低，增加了废水处理的成本，同时也限制了臭氧氧化技术的应用。催化剂的加入能够促进臭氧分解产生大量的活性物种（包括羟基自由基、超氧自由基和单线态氧等），这些活性物种对污染物质不具有选择性，极大地提高了臭氧体系处理废水的能力和臭氧利用率，这些优点使得臭氧催化氧化技术的应用越来越广泛。
关于臭氧催化氧化的反应机理到目前为止没有明确统一，当前被学者们广泛认可的反应机理大致有三种：（1）羟基自由基理论：即溶解于水体中的臭氧分子先吸附于催化剂表面分解生成高活性的羟基自由基，然后羟基自由基再与水体中的有机物污染物发生反应。（2）表面配位络合理论：即水体中有机物先吸附于臭氧催化剂表面，二者发生配位络合反应生成络合物，溶解于水中的臭氧再与络合物发生氧化反应，进而达到去除有机物的目的。（3）自由基与配位络合结合理论：即反应过程中既有催化剂吸附臭氧促进臭氧分解产生羟基自由基，同时又有有机物吸附于催化剂表面与溶解臭氧发生直接反应。
二、臭氧催化氧化的催化剂种类
臭氧催化氧化按照催化剂种类可以分为均相催化和非均相催化。均相催化指的是臭氧催化剂与所处理的溶液处于同一相态，即反应体系中没有相界存在。一般情况下，均相催化臭氧氧化常选用Fe（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）等过渡金属离子作为催化剂。一般认为均相催化主要有两种机理，一种是金属离子分解臭氧产生自由基实现对反应的增强；另一种则是由污染物首先与金属离子结合形成络合物，随后由络合物与臭氧接触进行氧化反应。由于均相臭氧催化氧化中以金属离子作为催化剂，回收较为困难，水处理成本较高，因此在工业中实际应用的较少。
与均相催化反应不同，非均相催化反应的催化剂通常为固态金属及其氧化物或负载于固体载体上的金属及其氧化物，催化反应可以在水中或催化剂表面上进行，其具有催化作用适用范围广，效率高；稳定性高且易于回收；抗污染能力强，使用过程中损耗少等优点，广泛应用于催化臭氧领域。
三、臭氧催化氧化的应用
臭氧催化氧化技术在处理高浓度、难降解有机废水中广泛应用，对于制药废水、印染废水、石化废水等污染浓度高、可生化性差的处理具有较好的效果。臭氧催化氧化效果受到催化剂类型、投加量、臭氧浓度、pH值等因素的影响，在实际应用中应结合废水特性，选择合适的催化剂，确定运行参数。此外，臭氧催化氧化技术与其他污水处理技术联用时，工艺流程的设计对于处理效果，控制成本至关重要，合理的处理工艺既能实现环境效益，也可降低处理成本，取得经济效益。
