臭氧的氧化消毒机理及特性1、臭氧的氧化消毒机理
O3溶于水后会发生两种反应:一种是直接氧化,反应速度慢,选择性高,易与苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反应。另一种是O3分解产生羟基自由基从而引发的链反应,此反应还会产生十分活泼的、具有强氧化能力的单原子氧(O),可瞬时分解水中有机物质、细菌和微生物。
O3 → O2 +(O)
(O)+ H2O →2OH
羟基是强氧化剂、催化剂,引起的连锁反应可使水中有机物充分降解。
当溶液pH值高于7时,O3自分解加剧,自由基型反应占主导地位,这种反应速度快,选择性低。
由上述机理可知,O3在水处理中能氧化水中的多数有机物使之降解,并能氧化酚、氨氮、铁、锰等无机还原物质。此外,由于O3具有很高的氧化还原电位,能破坏或分解细菌的细胞壁,容易通过微生物细胞膜迅速扩散到细胞内并氧化其中的酶等有机物;或破坏其细胞膜、组织结构的蛋白质、核糖核酸等从而导致细胞死亡。因此,O3能够除藻杀菌,对病毒、芽孢等生命力较强的微生物也能起到很好的灭活作用。
2、 臭氧的氧化消毒特性
(1) O3作为高效的无二次污染的氧化剂,是常用氧化剂中氧化能力最强的(O3>ClO2>Cl2>NH2Cl),其氧化能力是氯的2倍,杀菌能力是氯的数百倍,能够氧化分解水中的有机物,氧化去除无机还原物质,能极迅速地杀灭水中的细菌、藻类、病原体等。
(2) O3消毒受pH值、水温及水中含氨量影响较小,但也有一定的选择性,如绿霉菌、青霉菌等对O3具有抗药性,须较长时间才能杀死。O3用于饮用水消毒时,水的浊度、色度对消毒灭菌效果有影响,将有相当一部分O3被用于无机物和有机物的氧化分解上。
(3) O3去除微生物、水草、藻类等有机物产生的嗅、味,效果良好,脱色能力比Cl2和ClO2更为有效和迅速。
(4) 投加O3能改变小粒径颗粒表面电荷的性质和大小,使带电的小颗粒聚集;同时O3氧化溶解性有机物的过程中,还存在“微絮凝作用”,对提高混凝效果有一定作用。
(5) O3消毒效果好,剂量小,作用快,不产生三氯甲烷等有害物质,同时还可使水具有较好的感官指标。O3对一些顽强病毒的灭活作用远远高于氯,但水中O3分解速度快,无法维持管网中有一定量的剩余消毒剂水平,故通常在O3消毒后的水中投加少量的氯系消毒剂。
(6) O3能将水中不易降解的大分子有机物氧化分解为小分子有机物,并向水中充氧使水中溶解氧增加,为后续处理(特别是生物处理)提供了更好的条件。但从经济上考虑,O3投加量不可能太高,所以氧化并不彻底,如果后续工艺处理不当,也会产生三卤甲烷等有害物质。
(7) 在水处理过程中,应尽量不要生成新的三卤甲烷物质,因为三卤甲烷一旦形成,O3也很难将其氧化去除。