臭氧水中放入臭氧催化劑后臭氧水濃度下降原因
在臭氧催化氧化實(shí)驗(yàn)中，將臭氧催化劑放入反應(yīng)器后，臭氧水濃度會下降是什么原因呢?臭氧催化劑在臭氧水處理過程中的作用是促進(jìn)臭氧分解，生成羥基自由基（·OH）等高活性氧化物種，這些物種能夠更有效地礦化有機(jī)污染物。然而，當(dāng)臭氧催化劑加入到臭氧水中時(shí)，臭氧水濃度下降的原因可能包括以下幾點(diǎn)：
1. 催化分解：催化劑可以促進(jìn)臭氧分解，生成羥基自由基等活性物種，這些物種在反應(yīng)過程中會消耗臭氧，導(dǎo)致臭氧濃度下降。
2. 加速傳質(zhì)：催化劑的存在可能會加速臭氧從氣相傳遞到液相的過程，提高臭氧的利用率，從而在短時(shí)間內(nèi)消耗更多的臭氧，導(dǎo)致濃度下降。
3. 臭氧散逸：催化劑可能會改變臭氧在水中的分布，增加臭氧的散逸，尤其是在反應(yīng)初期，臭氧的散逸量較大，導(dǎo)致液相中的臭氧濃度下降。
4. 化學(xué)反應(yīng)速率：催化劑的加入可能會加快臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)速率，使得臭氧在反應(yīng)過程中快速轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，從而導(dǎo)致臭氧濃度下降。
綜上所述，臭氧催化劑的加入通過促進(jìn)臭氧分解、加速傳質(zhì)、增加臭氧散逸和加快化學(xué)反應(yīng)速率等方式，導(dǎo)致臭氧水濃度下降。這種現(xiàn)象在實(shí)際應(yīng)用中可能有助于提高臭氧的利用率和處理效率，但也需要控制好催化劑的用量和反應(yīng)條件，以避免過度消耗臭氧和影響處理效果。
引用
Zhang等利用高比表面積、可折疊的石墨氈(GF)為載體，采用等體積浸漬法制備了MgO/GF催化劑。在中性條件下降解雙酚A(BPA)的過程中發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)臭氧化過程相比，加入MgO/GF催化劑可以使BPA和COD的去除率分別增加40.0%和31.6%。通過加入羥基自由基猝滅劑———叔丁醇，間接證明了MgO/GF/O3體系主要遵循羥基自由基的反應(yīng)機(jī)理。同時(shí)對反應(yīng)過程中溶解臭氧濃度進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)加入催化劑后溶液中的臭氧濃度始終處于較低水平。因此，作者認(rèn)為MgO/GF可以提高臭氧化效率的原因主要是催化劑表面的堿性位可以促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生·OH，如下述方程式所述。
式中：MgO/GF－OH表示催化劑表面的堿性位，M代表中間體。
Shen等采用熱分解法制備了一種Mg摻雜ZnO的催化劑(MgZnO)。在中性條件下以異煙肼(INH)為模擬廢水，研究了不同臭氧化過程中INH的去除率。結(jié)果表明，加入MgZnO催化劑之后可以顯著提高臭氧化降解INH的效率。作者分析了不同條件下溶液中溶解臭氧濃度，發(fā)現(xiàn)相同條件下加入MgZnO催化劑后，溶液中的溶液臭氧濃度均會有不同程度的下降。因此推測該催化劑表面存在某些表面活性位點(diǎn)可以誘導(dǎo)臭氧分解為活性氧自由基。
