负载型稀土臭氧氧化催化剂在水处理中的应用进展

催化臭氧氧化技术是近年发展起来的一种新型高效的水处理技术，是对臭氧氧化的改进和强化，可将水中难以用臭氧单独氧化或降解的微量、高稳定性有机污染物彻底氧化分解去除，克服单一臭氧氧化技术的局限性，提高臭氧氧化反应速率。


催化臭氧氧化能力主要取决于催化剂及其表面性质。根据使用的催化剂在反应体系中的形态，可分为均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂因难分离、易引起二次污染、处理成本高等缺点，应用受到限制，而非均相催化剂因易于分离回收、可多次循环使用、处理效果显著等优点而备受关注。目前研究较多的非均相催化剂为负载于载体上的过渡金属及其氧化物等，能强化对有机物的吸附，有效促进臭氧的分解和产生更多的羟基自由基，但面临实际复杂多变的工业废水时仍存在处理效率低，特别是在处理难降解有机污染物的过程中不可避免会产生氧化副产物，影响催化效率的同时还会导致二次污染等。如何有效提高非均相催化剂的催化臭氧氧化能力，改善水质净化效果是广大科研工作者亟待解决的难题。近年来，稀土在环保中的应用研究越来越多，我国作为稀土大国，在稀土材料的开发上有着巨大优势。特别是以稀土及其氧化物为活性组分的非均相臭氧氧化催化剂的相关研究获得了较大进展。研究表明，在水污染治理过程中，稀土及其氧化物的加入不仅加快了臭氧的分解速率，而且有利于提高负载活性组分的表面分散度和催化剂活性。
这是由于稀土元素独特的4f电子层结构和镧系收缩的特征，在催化反应中可为电子转移提供通道，使其作为催化剂活性组分时表现出良好的催化性能，并在一定程度上增强活性组分与载体之间的相互作用，提高活性组分在载体表面的分散度，增大催化剂的比表面积，促进催化剂活性的提升。负载型稀土臭氧氧化催化剂在降低催化臭氧氧化技术的处理成本、提高催化臭氧氧化效率等方面具有巨大的应用前景，但迄今为止这方面的报道并不是很多。