在我国富煤少油的能源构造背景下，只要经过鼎力开展煤化工产业，才可以满足全国能源需求。随着近年来国度产业构造的调整及环保节能请求的持续提升，以清洁能源与各类化工产品为目的的新型煤化工逐渐将高耗低效的传统煤化工产业取代，但耗水量大、水污染严重等问题仍在很大水平上限制着新型煤化工行业的开展。臭氧催化氧化是当下应用较多、效果较好的一类废水深度处置技术，它经过水体中催化剂与臭氧的协同作用，产生大量的羟基自在基(·OH)等活性物质，这些活性物质能够完成对大局部有机污染物的高效去除，最终将其矿化成无污染的二氧化碳和水。臭氧催化氧化处置煤化工废水所用的催化剂大都活性较好，运用寿命长，生产运转本钱较低。因而，该技术具有宽广的开展应用前景，极具研讨价值。
1、煤化工废水根本特性及常用途理办法
煤化工是以煤为原料经过化学加工完成煤综合应用的工业，在煤的焦化、气化、液化等生产过程中耗水量大，产生的高污染工业废水也多。煤化工废水的根本特性是污染物成分复杂，有毒有害物质普遍存在，COD含量高，可生化性差，色度、氨氮也很高，难以有效处置。
煤化工废水常见的一级预处置工艺包括混凝沉淀、吸附和除油等，可有效去除水中的硬度、悬浮物及油类等。
煤化工二级生化处置通常采用好氧法、厌氧法及好氧厌氧结合法3种应用微生物的代谢对污水中有机物实施处置的技术，生物处置技术经济高效，可降解水中局部有机物及氨氮。固然物化预处置和生化处置等技术可对煤化工废水实施初步的净化处置，但对水中的难降解有机物捉襟见肘。因而，通常二级处置的出水中未降解的有机物会逐步富集，最终影响其他后续生产单元，如膜处置、蒸发结晶等的正常运转。
针对这一问题，应用产生强氧化才能的·OH去除水中有机物这一原理，废水深度处置中的高级氧化技术逐步遭到了环保行业的注重。
高级氧化法降解无选择性，反响速率快，反响条件温和，能够完整氧化大多数有机物。主要的高级氧化技术有芬顿、湿式氧化、电化学氧化、光催化氧化及臭氧催化氧化等。其中，芬顿反响过程中会产生大量含铁离子的污泥，形成二次污染;湿式氧化反响条件苛刻，运转本钱较高；电化学氧化操作繁琐且能耗较高；光催化反响则通常需求紫外光的激起。这些缺陷的存在一定水平上限制了其在工业上的推行应用。
2、臭氧催化氧化技术的原理与分类
关于应用臭氧的强氧化性杀菌消毒、去除水中多种有机污染物的相关报道已屡见不鲜。当前研讨对臭氧氧化有机物的过程通常分为2种途径，即臭氧分子与有机物发作的直接反响和臭氧合成生成·OH，再与有机物反响的间接反响。单独臭氧反响时对有机物氧化不彻底，降解速率慢，且对有机物的矿化合成有选择性。为了提升臭氧的氧化才能与应用效率，通常参加催化剂与臭氧协同作用，以加快生成·OH的速率，使反响中产生更多的·OH，因而，间接反响在臭氧催化氧化过程中起主要作用。依据反响体系中催化剂的存在方式，臭氧催化氧化稣分为均相臭氧催化氧化与非均相臭氧催化氧化。
2.1 均相臭氧催化氧化
均相臭氧催化氧化是指金属催化剂与水同相，即以离子的状态存在于液相中参与反响。研讨较多的均相催化剂主要有因d轨道存在而具备催化才能的过渡金属离子，如Fe2+、Fe3\Mn2\Cu2\Ag+、Ti2+等。
虽然该类催化剂对有机物氧化降解才能较好，但在运用过程中易流失，很难回收再应用，且会形成水体的重金属超标。这些问题决议了其研讨范围只能处在实验室阶段，工业应用中已不再思索。
2.2 非均相臭氧催化氧化
平常所提到的臭氧催化氧化技术为非均相臭氧催化氧化。非均相催化剂以颗粒状固体方式存在，因其制备简单，易回收，对臭氧氧化有机物的才能具有明显促进作用而在工业中被普遍采用。
臭氧催化氧化降解有机物的反响机理是吸附作用与激起作用共同实施。非均相催化剂均具有较大的比外表积或呈孔道构造，能够构成大量的活性反响位点，同时催化剂也会激起臭氧快速生成大量的·OH。这些活性反响位点会吸附局部臭氧、·OH及有机物至催化剂外表，使它们接触并发作氧化反响;剩余的臭氧与·OH直接在水中对有机物实施氧化反响。2种作用同时发作，互相促进，使有机物的降解更为彻底。
非均相催化剂臭氧催化氧化降解有机物的机理表示图如图1所示。
3、臭氧催化氧化催化剂的资料选择及反响过程中活性影响要素
3.1 制备臭氧催化氧化催化剂的常用资料
现阶段对臭氧催化氧化催化剂资料的研讨大致分为2大类，分别为金属氧化物催化剂及负载型催化剂。负载型催化剂因具有高活性及高稳定性等优势而在工业中被普遍采用。
金属氧化物外表丰厚的疑基集团是其较高催化活性的来源，常见的金属氧化物催化剂有CeO2、MnO2、CuO、TiO2、FexOy、y-Ags等，这些催化剂在对有机物的降解实验中表现出了良好的催化性能
YumingDong等将胜利制备的MnO2投入到苯酚的降解实验后，去除率比未加催化剂时提升了50%。
Tanaka等发现TiOz催化剂在与臭氧、紫外协同作用下能够完成对乙酸及氯乙酸的高效去除。
Rusevova等在LaFeO3降解苯酚的实验研讨中发现催化剂中的Fe离子在反响过程中不同价态之间的循环会促进臭氧合成为·OH，这一发现为采用可变价态金属制备高活性催化剂提供了新思绪。
7-AI2O3孔道较多、比外表积大、吸附性强、稳定性较好，是应用最普遍的商业化催化剂
固然金属氧化物催化剂在臭氧催化氧化去除水中有机物的过程中表现出了优良的催化性能，但在反响中，他们的外表性质容易改动，活性组分常常浸出，且稳定性差的缺陷限制了其在工业上的推行应用。
经过往载体上负载活性物质制得的负载型催化剂处理了金属氧化物催化剂稳定性较差的难题。在当前研讨阶段，载体通常为活性炭(AC)、氧化铝、陶粒及沸石等;活性组分则通常为贵金属、过渡金属及稀土元素。载体的存在能够稳定活性组分，维护活性组分不受臭氧及水体的活动冲击零落;载体的吸附才能能够增加催化剂和有机污染物的接触时机，提升反响效率;载体与活性组分复合制备催化剂使得活性组分的相对含量减少，催化剂的制形成本进_步降低。
Tong在研讨负载型Fe304-Co0/Al203对2，4-DP的降解动力学后发现，此过程中的反响速率常数较单独反响提升了8倍。
Li等将Cu负载于沸石MCM-41上后发现，臭氧催化活性明显提升。
这些研讨都标明，负载型催化剂具备优良的催化活性，在提升对水中有机污染物去除率的同时，反响速率也进一步加快。经过负载型催化剂在工业上的实践应用案例发现，活性炭基催化剂强度较低，易磨损破碎;沸石、贵金属则本钱较为昂贵，使其无法大范围应用。氧化铝基资料则由于本身的高活性、高稳定性等优势被普遍选择，应用最广
虽然目前对催化剂资料的研讨越来越多，但仍有很大的提升空间。不只能够经过复合不同资料来研讨具有更高活性的负载型金属复合资料，而且能够比拟相同原料时不同制备办法、资料不同内部构造时降解效果的差别，以进一步提升反响活性与反响速率。另外，关于针对不同水质的含盐废水，有目的性地选择最适合的催化剂来制备资料的相关探究也极具研讨意义。
3.2 臭氧催化氧化反响的影响要素
在臭氧催化氧化降解去除有机物的反响过程中，存在许多影响要素，随这些要素的变化会对降解的结果产生明显影响。pH值、反响温度、催化剂添加量、臭氧浓度、废水初始COD浓度及催化剂运用时间等是在反响过程中受关注较多的几种影响要素。
3.2.1 pH值
通常来说，酸性条件下的臭氧催化氧化效果不如碱性条件下的。这是由于碱性条件下会促进臭氧生成·OH，氧化才能得到提升。但并不意味着反响时pH值越高越好，高碱性时反响体系中·OH含量相对过多，互相之间发作碰撞淬灭，使得最终投入反响中的·OH反而较少，降解效果降落。不同活性组分最适合的反响pH值也不尽相同，反响的最优pH值还应依据催化剂资料的变化而适时调整。
3.2.2 反响温度
温度的恰当提升能够使催化剂更易吸附水中的有机物，活性组分与待降解底物接触愈加充沛，从而促进氧化反响的实施。但温渡过高时会抑止·OH的活性，氧化效果反而降低。
3.2.3 催化剂添加量
随催化剂的添加量增加，反响中的活性反响位点更多，臭氧受催化剂激起生成的·OH量也会增加，有利于氧化反响的实施。但投加催化剂过量时，会使底部曝气不平均，气液传质效率低下，不利于反响的实施。同时，运用过多的催化剂也会增加运转本钱。
3.2.4 臭氧浓度
臭氧是臭氧催化氧化技术的中心，臭氧浓度的提升有助于反响体系中·OH的生成。但实践运转中对臭氧的应用率有限，过高浓度的臭氧不只会形成臭氧的糜费、生产本钱的增高，也会带来一定的平安隐患。所以最佳的臭氧浓度还要依据实践状况最终肯定。
3.2.5 初始COD浓度
相同条件下煤化工废水的初始COD浓度越高，最终的去除率越低。这是由于在一定反响条件下，臭氧催化氧化体系所能去除有机物的才能有限。因而，废水中有机物浓度最好在臭氧催化氧化安装所能处置范围之内。
3.2.6 催化剂运用时间
从本钱角度思索，在能满足运转请求的前提下，催化剂可运用时间越长越好。
4、结语
煤基能源支撑着我国经济社会开展，其重要意义显而易见，但行业耗水量大，且生产过程中产生的大量高COD含盐废水对生态环境存在着极大要挟，如何高效去除含盐废水中的有机物并使出水水质达标是煤化工工业废水处理范畴的重点研讨方向。物化预处置、生物处置与臭氧催化氧化结合运用的工艺通常能够完成对废水中有机物的高效降解，并且能够提升废水的可生化性，在煤化工含盐废水处置范畴应用普遍。臭氧催化氧化技术在含盐废水中的大范围应用刚刚起步，具有宽广的研讨前景。催化剂活性、耐受性、循环运用稳定性及制形成本等的再优化，臭氧催化氧化与芬顿氧化、光催化氧化等技术的结合应用等都有待进一步研讨，这些都会为煤化工含盐废水的深度处置再添新法，具有极高的理想及推行意义。
