臭氧分解

影响因素

1.温度

温度对臭氧的半衰期有重要影响。表1显示了臭氧在空气和水中的半衰期。臭氧在水中的半衰期比在空气中短得多，换句话说，臭氧在水中分解得更快。臭氧的溶解度在温度较高时降低，稳定性较差。另一方面，反应速度每10°C增加2或3倍[5,6]。主要是，当温度超过40°C时，臭氧溶解在水中不能应用，因为在这个温度下臭氧的半衰期非常短。

表1:臭氧在不同温度下在气体和水中的半衰期

2.pH值

如上所述，臭氧部分在oh -自由基中分解。当pH值增加时，oh -自由基的形成增加。在高pH值的溶液中，存在更多的氢氧根离子，见下面的公式。这些氢氧根离子是臭氧衰变的引发剂:

1阿_3.+哦^-→何₂^-+ O₂

2 O_3.+何₂- - - - - -→^•Oh + o₂^•-+ O₂

在反应2中产生的自由基可以引入其他与臭氧的反应，导致更多的oh -自由基形成。

此外，pH值还会影响某些化合物的酸碱平衡和反应速度臭氧．这也适用于与清除剂CO的反应_3.^{2 -}，这也依赖于pH值(Pka HCO_3.^{2 -}/公司_3.^{2 -}= 10, 3)。

图1显示，臭氧在碱性环境中的衰变速度要比酸性环境快得多。

图1:pH值对臭氧衰变的影响(T = 15°C)

3.溶解固体浓度

溶解的臭氧可与各种物质发生反应，如有机化合物、病毒、细菌等。结果，臭氧分解成其他物质;参见图2。这张图说明，臭氧在蒸馏水中的半衰期比自来水短得多。

图2:20°C下臭氧在不同类型水中的分解情况。1 =双蒸馏水;2 =蒸馏水;3 =自来水;4 =低硬度地下水;5 =苏黎世湖过滤水(瑞士);6 =来自Bodensee(瑞士)的过滤水

臭氧在水中以oh -自由基分解。根据溶解物质的性质，这些物质可以加速(连锁反应)或减慢臭氧的衰变。加速这种反应的物质叫做启动子。抑制剂是减缓反应的物质。

当水被臭氧化时，人们通常使用“清除能力”这个术语。清道夫是与oh -自由基反应并减缓链式反应的实体。清除容量定义为[16]:

k_OH-DOC[题意]+ k_OH-HCO3^-[HCO_3.^-+ k_OH-CO32^-(有限公司_3.^{2 -}］

4.碳酸盐岩和碳酸氢盐

清除剂减缓了链式反应。这是因为清除剂与oh -自由基反应后，反应产物不再与臭氧发生反应。碳酸盐是一种强效的清道夫。碳酸盐(CO_3.^{2 -})可以增加臭氧的半衰期[5,6]。对反应速度的影响在低浓度时最高。2 mmol以上^－1臭氧化和3 mmol l^－1对于高级氧化工艺(AOP)，反应速度的降低可以忽略不计[6]。

当溶液主要发生间接反应(与oh -自由基)时，例如在高pH值的溶液或aop过程中，清除剂的存在是不希望的。清除剂与oh -自由基反应迅速，降低氧化能力。对于这类过程，需要较低的清除能力。

碳酸(有限公司_3.^{2 -})离子是比碳酸氢盐(HCO)强得多的清除剂_3.^{2 -}离子(反应速度CO_3.^{2 -}: k = 4,2 * 10⁸米^－1年代^－1反应速度HCO_3.^-: k = 1.5 * 10⁷米^－1年代^－1)．这就是为什么在饮用水条件下的臭氧过程中，碳酸氢盐的浓度不那么重要[6]。图3为碳酸盐比、碳酸氢盐比与pH的关系。

图3:平衡碳酸盐岩，碳酸氢盐和二氧化碳

5.天然有机材料

天然有机物(NOM)存在于各种天然水中，通常用溶解有机碳(DOC)进行测量。NOM在颜色和气味方面降低了水的质量。臭氧可用于水处理自然水体中NOM的浓度可在0.2 ~ 10mg l之间变化^－1[6]。NOM对臭氧的影响是双重的。根据NOM的类型不同，它可以被NOM直接氧化，双键、活化芳香化合物、脱质子胺和硫化物[15]等容易与臭氧发生反应的化合物就是如此。另一方面，oh -自由基可与NOM(间接反应)反应，作为启动子或清道夫。
在天然水域中，由于NOM的不确定性影响，很难确定臭氧的稳定性，这意味着不可能估计加速或减慢反应[15]的组分。