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根據(jù)負(fù)載不同的有效催化成分,催化劑又分為金屬催化劑、金屬氧化物催化劑。
(1)(負(fù)載)金屬催化劑
通過(guò)一定方式制備的金屬催化劑能夠促使水中臭氧分解, 產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化性的自由基, 從而顯著提高其對(duì)水中高穩(wěn)定性有機(jī)物的分解效果。許多金屬可用于催化臭氧氧化過(guò)程中, 如鈦、銅、鋅、鐵、鎳、錳等。
(2)金屬氧化物
金屬氧化物的合理選用可直接影響催化反應(yīng)機(jī)理和效率。一般金屬氧化物表面上的羥基基團(tuán)是催化反應(yīng)的活性位,它通過(guò)向水中釋放質(zhì)子和羥基,發(fā)生離子交換反應(yīng)而從水中吸附陰離子和陽(yáng)離子,形成Bronsted酸位,而該酸位通常被認(rèn)為是金屬氧化物的催化中心。下面以幾種被廣泛進(jìn)行了研究的金屬氧化物催化劑TiO2、Al2O3 、MnO2做詳細(xì)介紹。
1)二氧化鈦TiO2
TiO2一般用作光催化反應(yīng),但是它對(duì)水中有機(jī)物的催化臭氧化也有很好的效果,既可以單獨(dú)作為臭氧化反應(yīng)的催化劑,又可以和紫外光一起共同催化臭氧化。相對(duì)于單獨(dú)臭氧氧化體系,多相催化臭氧化法對(duì)污染物的去除率和礦化程度有極大的提高。
2)氧化鋁Al2O3
Al2O3通常被用作催化劑的載體,但有些研究者發(fā)現(xiàn)它同樣具有一定的催化臭氧氧化的能力。Ni和Chen的研究表明,γ- Al2O3的存在使2-氯酚的有機(jī)碳去除率從單獨(dú)臭氧氧化的21%提高到43%,而且臭氧的消耗量?jī)H為單獨(dú)臭氧氧化時(shí)的一半,催化劑連續(xù)使用三次后去除效果沒(méi)有明顯變化。
3)二氧化錳MnO2
在所有過(guò)渡金屬氧化物中,MnO2被認(rèn)為表現(xiàn)出了*好的催化活性,可以有效催化降解的有機(jī)物種類*多。
近年來(lái),納米材料的出現(xiàn)為開(kāi)發(fā)新型高效的臭氧化催化材料提供了新的機(jī)遇,與傳統(tǒng)的體相催化劑相比,納米材料的使用提高了催化劑的催化效率。過(guò)渡金屬氧化物納米材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用研究已有許多文獻(xiàn)報(bào)道。在催化臭氧化中,一些以過(guò)渡金屬氧化物為活性組分的納米催化劑比如Co3O4、Fe2O3、TiO2、ZnO等取得了較好的催化效果。