臭氧氧化技术.docx

1、臭氧简史
（1）1783年M.范马伦发现臭氧；（十八世纪九十年代）
（2）1886年法国的M.梅里唐发现臭氧有杀菌性能；（100多年以后）
（3）1891年德国的西门子和哈尔斯克用放电原理制成臭氧发生装置；（5年以后）
（4）1908年在法国尼斯分别建造了用臭氧消毒自来水的试验装置；（17年以后）
（5）50年代臭氧氧化法开始用于城市污水和工业废水处理；（50年以后）
（6）70年代臭氧氧化法和活性炭等处理技术相结合，成为污水高级处理和饮用水除去化学污染物的主要手段之一。（1960年以后）
【1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。1840年法国科学家克里斯蒂安·弗雷德日将它确定为臭氧。维基百科】
2、臭氧简介
2.1臭氧的基本概念
臭氧（O₃）是氧气（O₂）的同素异形体。臭氧主要存在于距地球表面20~35km的同温层下部的臭氧层中。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中，含量约50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球。
在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。易溶于四氯化碳或碳氟化合物。在-112℃凝结成深蓝色的液体，这是有危险性的，因为气态和液态的臭氧容易发生爆炸。温度低于-193℃，臭氧会形成紫黑色固体。它与氧气不同，带明显令人恶心的气味，但低浓度的臭氧闻起来就像下过雨后出门闻到的“新鲜空气”的那种气味，十分怡人

图2-1臭氧在二氯甲烷中的颜色

在常温常压下，稳定性较差，在常温下可自行分解为氧气，氧气通过电击又可变为臭氧。在大气层中，氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子（O），而氧原子与另一氧分子结合，即生成臭氧。臭氧又会与氧原子、氯或其他游离性物质反应而分解消失，由于这种反复不断的生成和消失，乃能使臭氧含量维持在一定的均衡状态，而大气中约有90%的臭氧存在于离地面15到50公里之间的区域，也就是平流层，在平流层的较低层，即离地面20到30公里处，为臭氧浓度最高之区域，是为臭氧层，臭氧层具有吸收太阳光中大部分的紫外线，以屏蔽地球表面生物，不受紫外线侵害之功能。
臭氧具有等腰三角形结构，含有一个3中心4电子离域π键，三个氧原子分别位于三角形的三个顶点，顶角为116.79度，密度约为氧气的1.5倍，其沸点和凝固点均高于氧。

图2-2臭氧的分子结构

臭氧反应活性强，极易分解，很不稳定，在常温下会逐渐分解为氧气，其性质比氧活泼，比重为一般空气之1.7倍。臭氧会因光、热、水份、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速分解为氧。有很强的氧化性，在常温下可将银氧化成氧化银，将硫化铅氧化成硫酸铅。臭氧可使许多有机色素褪色，对橡胶和纤维破坏性很大，很容易氧化有机不饱和化合物。臭氧在冰中极为稳定，其半衰期为2000年。臭氧分子的共振式：

臭氧分子呈弯曲形对称结构。中心原子采取sp²杂化(混成)，两个杂化轨道与其他两个氧原子形成两根σ键，另一杂化轨道容纳孤对电子，除此之外，互相平行的2pz轨道重叠形成三中心四电子的大π键。
2.2臭氧的人工制造
自然界的臭氧主要是由氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子（O），而氧原子与另一氧分子结合，即生成臭氧。工业上，用干燥的空气或氧气，采用5~25kv的交流电压进行无声放电制取，用空气做氧源时会衍生出大量氮氧化合气体。目前最先进的臭氧制备方法为高能量紫外线光解空气而对应生成纯净的臭氧。另外，在低温下电解稀硫酸，或将液体氧气加热都可制得臭氧。大自然很容易产生臭氧，在打雷闪电时会产生几十万伏的高压电，电离空气及有机物形成臭氧。
工业上常用来制造臭氧的设备（装置）为臭氧发生器。臭氧易于分解无法储存，需现场制取现场使用（特殊的情况下可进行短时间的储存），所以凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生器。臭氧发生器产生的臭氧气体可以直接利用，也可以通过混合装置和液体混合参与反应。
按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种：高压放电式、紫外线照射式、电解式。高压放电式发生器该类臭氧发生器是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而制造臭氧。这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大（单机可达1Kg/h）等优点，所以是国内外相关行业使用最广泛的臭氧发生器。按使用的气体原料划分，有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。空气型通常是使用洁净干燥的压缩空气作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的，而空气中氧气的含量只有21%，所以空气型发生器产生的臭氧浓度相对较低，而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上，所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。
臭氧为混合气体其浓度通常按质量比和体积比来表示。质量比是指单位体积内混合气体中含有多少质量的臭氧，常用单位mg/L、mg/m3或g/m3等表示。体积比是指单位