臭氧長期以來一直用于水處理，至少可以追溯到19世紀后期，主要用于飲用水的消毒和拋光。在歐洲，臭氧處理水是一種常見的過程。其環(huán)境可持續(xù)性和相對安全性與化學系統(tǒng)相比，使其成為當前和未來很受歡迎的技術。受控使用臭氧作為處理方法不會產(chǎn)生可能污染或破壞環(huán)境或生態(tài)的有害副產(chǎn)品。通常，其反應的副產(chǎn)物是O?和惰性氧化物。
近年來，人們對其用于處理廢水的興趣導致了新的可持續(xù)（綠色）技術的發(fā)展，用于廢水收集系統(tǒng)中的氣味和腐蝕控制。
臭氧是大氣中氧氣的一種特殊的、天然存在的形式。它不是兩個氧原子，而是三個，由其化學式O表示3.這第三個氧原子使其成為具有非常高氧化電位的高反應性分子。事實上，它具有任何市售分子中很高的氧化電位，并且總體氧化電位為2.07伏（V）的第四高。就其氧化電位而言，在其上方是原子氟（F•，2.87 V），羥基自由基（•OH，2.86 V）和原子氧（O•，2.42 V）。
臭氧可以通過激發(fā)具有足夠電能或光能的氧氣流來產(chǎn)生。這將導致一定量的氧原子分裂并與附近的其他O?分子重新結合。
在典型的處理條件下，使用相對純凈的氧氣流和使用高壓電弧的電暈放電室，該反應可以產(chǎn)生高達9至12重量%（wt%）的臭氧，盡管通常輸出為1至9 wt%的臭氧。流的其余部分作為氧氣留下。
當臭氧濃度上升到該濃度以上時，破壞反應變得更加頻繁，使更多的臭氧恢復到O?并保持這種平衡。這種不穩(wěn)定性也是臭氧無法儲存的原因，必須在施用前立即產(chǎn)生。
由于其極端的不穩(wěn)定性和高氧化電位，臭氧在與其他化學物質(zhì)的反應性方面是強大和不分青紅皂白的。臭氧已被證明是破壞揮發(fā)性有機化合物，去除金屬，總懸浮固體和有機碳以及顯著降低化學需氧量的有效治療方法。
在淡水中，臭氧的半衰期通常為10至20分鐘，但在廢水中，臭氧已被記錄為在8.6秒內(nèi)完全消耗。這是因為廢水中存在極多的潛在反應物，包括H?S。
H?S的簡單結構使其成為臭氧氧化的容易靶標。除了其高氧化電位外，臭氧的獨特結構還傾向于產(chǎn)生自由基，這種化學物質(zhì)具有未連接的電子，使其具有高度反應性，特別是在水中。
不僅實現(xiàn)了臭氧與不同化學物質(zhì)直接反應的好處，而且作為這些反應的一部分，還可以形成額外的自由基，其反應性甚至比臭氧更具反應性。此外，自由基在反應時往往會產(chǎn)生額外的自由基，即所謂的自由基鏈式反應。
這些額外的反應是臭氧的間接影響。由于臭氧產(chǎn)生的來源是環(huán)境空氣，因此它是可持續(xù)和綠色化學處理的終極選擇。目前的臭氧生產(chǎn)技術得益于超過45年的持續(xù)發(fā)展，從而實現(xiàn)了具有成本效益和穩(wěn)健的運營。使用氧氣分離器，電暈放電室和一些壓縮機等電氣元件，現(xiàn)場產(chǎn)生臭氧相對簡單和安全。這與目前市售的其他治療方法形成鮮明對比。
由于臭氧的產(chǎn)生方式，氧氣在使用臭氧時必然會成為處理氣體混合物的一部分。這是有益的，因為氧氣也是一種氧化劑。氧的氧化電位為1.23 V，其反應速度比臭氧慢，但卻是一種極好的補充。
除了能夠協(xié)助氧化之外，其主要優(yōu)點是增加廢水的溶解氧濃度，促進好氧細菌的生長，這些細菌不會產(chǎn)生有氣味，腐蝕性或?qū)κ占到y(tǒng)有害的化合物。它還消除了SRB產(chǎn)生硫化物的能力，無論是通過完全去除SRB，還是促進好氧物質(zhì)的生長，這些物質(zhì)在它們能夠進入廢水流之前會氧化任何硫化物。
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