Research Progress of Non⁃Homogeneous Ozone Oxidation Catalysts in Water Treatment

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.03.002

Abstract

Abstract:

Ozone is a clean and strong oxidant, which has been widely used in the degrading of organic pollutants. However, the ozone oxidation process alone is not ideal for the treatment of difficult?to?degrade organic pollutants in water. Therefore, ozone catalytic oxidation technology came into being, and the selection of catalyst is the key factor to determine its degradation effect. Based on the various types of catalysts, the mechanism of metal oxides, carbon?based materials and supported composite catalysts for the catalytic oxidation treatment of water pollutants by ozone was reviewed. The existing problems and the main problems that need to be solved at present were analyzed to provide theoretical basis and reference for the research and development of suitable catalysts.

Key words: Heterogeneous phase, Ozone catalytic oxidation, Wastewater treatment, Catalyst, Reaction mechanism

摘要：

臭氧是一种清洁的强氧化剂，已被广泛用于有机污染物的降解。但是，单独的臭氧氧化工艺对水中难降解有机污染物的降解效果并不理想。因此，臭氧催化氧化技术应运而生，其中催化剂的选用是影响降解效果的关键因素。从催化剂种类出发，综述了金属氧化物、碳基材料、负载复合型催化剂用于水中污染物臭氧催化氧化处理的作用机理，分析了存在的问题及目前需要解决的主要问题，以期为相关催化剂的研发提供理论依据和参考。

关键词: 非均相, 臭氧催化氧化, 废水处理, 催化剂, 作用机理

CLC Number:

TE991

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Figures/Tables 4

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催化剂	目标污染物	催化机理	文献
MgO/GF	双酚A	在催化剂存在的情况下，·OH浓度是无催化剂时的7.50倍，遵循自由基机理	[20]
MgO	苯酚	在O₃催化氧化体系中·OH浓度为臭氧氧化体系中·OH浓度的2.14倍，催化剂表面存在表面羟基，遵循自由基机理	[21]
MgO	氨氮	TBA的投加会降低氨氮的去除率，遵循自由基机理	[22]
TiO₂	十二烷基苯磺酸钠（SDBS）	在光催化条件下产生光生载流子，与O₃生成自由基并作用于SDBS。同时，O₃直接氧化SDBS	[23]
TiO₂	2,4⁃二氯酚	向反应体系中投加TBA，证明TiO₂催化2,4⁃二氯酚的降解遵循自由基机理	[24]
TiO₂	阿特拉津	通过对中间产物定性和定量分析，推测·OH攻击阿特拉津分子的C-Cl和 N-C，使其分解为小分子中间产物后被进一步分解	[25]
SnO₂	对乙酰氨基酚	·OH是总有机碳下降的主要原因，遵循自由基机理	[26]
ZnO	2,4,6⁃三氯苯酚	ZnO的存在促进·OH的形成并加快O₃的消耗，遵循自由基机理	[27]
ZnO	4⁃硝基氯苯	反应体系中的·OH并不是污染物被降解的主要因素，催化剂的表面吸附起主要的降解作用	[28]
NiFe₂O₄	邻苯二甲酸二甲酯	通过对催化剂进行表征分析，发现表面羟基可促进·OH的形成，是主要的活性位点。此外，催化剂中的Ni^{2 +}可以促进电子在催化剂表面转移，诱导O₃分解为·OH	[29]
Ce_0.1Fe_0.9OOH	磺胺二甲嘧啶	催化剂表面Fe²⁺/Fe³⁺和Ce³⁺/Ce⁴⁺的氧化还原循环可以增强电子转移和·OH生成，遵循自由基机理	[30]

催化剂	目标污染物	催化机理	文献
MgO/GF	双酚A	在催化剂存在的情况下，·OH浓度是无催化剂时的7.50倍，遵循自由基机理	[20]
MgO	苯酚	在O₃催化氧化体系中·OH浓度为臭氧氧化体系中·OH浓度的2.14倍，催化剂表面存在表面羟基，遵循自由基机理	[21]
MgO	氨氮	TBA的投加会降低氨氮的去除率，遵循自由基机理	[22]
TiO₂	十二烷基苯磺酸钠（SDBS）	在光催化条件下产生光生载流子，与O₃生成自由基并作用于SDBS。同时，O₃直接氧化SDBS	[23]
TiO₂	2,4⁃二氯酚	向反应体系中投加TBA，证明TiO₂催化2,4⁃二氯酚的降解遵循自由基机理	[24]
TiO₂	阿特拉津	通过对中间产物定性和定量分析，推测·OH攻击阿特拉津分子的C-Cl和 N-C，使其分解为小分子中间产物后被进一步分解	[25]
SnO₂	对乙酰氨基酚	·OH是总有机碳下降的主要原因，遵循自由基机理	[26]
ZnO	2,4,6⁃三氯苯酚	ZnO的存在促进·OH的形成并加快O₃的消耗，遵循自由基机理	[27]
ZnO	4⁃硝基氯苯	反应体系中的·OH并不是污染物被降解的主要因素，催化剂的表面吸附起主要的降解作用	[28]
NiFe₂O₄	邻苯二甲酸二甲酯	通过对催化剂进行表征分析，发现表面羟基可促进·OH的形成，是主要的活性位点。此外，催化剂中的Ni^{2 +}可以促进电子在催化剂表面转移，诱导O₃分解为·OH	[29]
Ce_0.1Fe_0.9OOH	磺胺二甲嘧啶	催化剂表面Fe²⁺/Fe³⁺和Ce³⁺/Ce⁴⁺的氧化还原循环可以增强电子转移和·OH生成，遵循自由基机理	[30]

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