臭氧與有機物是如何反應的呢
臭氧具有強氧化性，在酸性條件下，它的標準氧化還原電位為+2.07V，在自然界中僅低于F2（+2.87V），高于Cl2（+1.36V）和C1O?（+1.50V）。臭氧能殺滅細菌、病毒等微生物，還能氧化多種有機物和無機物，因此，被廣泛用于飲用水消毒和污水深度處理。
臭氧與有機物的反應主要包括兩種方式：
①加氧反應，臭氧分子加成在碳碳雙鍵上生成環(huán)氧加成物，碳碳雙鍵變?yōu)樘继紗捂I，隨后碳碳鍵斷裂生成相應的炭基、羥基氧化物，如臭氧與烯烴反應生成1，3-環(huán)加成物（Criegee機制）；
②奪氫反應，臭氧奪取有機烴中的氫原子，破壞其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，如臭氧使甲酸根離子脫氫，使它礦化為二氧化碳。
臭氧在水溶液中是不穩(wěn)定的，容易發(fā)生分解反應并產(chǎn)生氧化能力更強的羥基自由基（·OH，E。=+2.33V）。羥基自由基非?；顫姡c有機物的反應速率常數(shù)普遍在10?（n=8）~10?（n=9）L/（mol?8），可對溶液中的有機污染物進行快速、徹底、無選擇性地降解。相對于臭氧分子與有機物的直接氧化反應外，羥基自由基與有機物的氧化反應被稱為臭氧的間接氧化反應。
羥基自由基與有機物的反應主要包括兩種模式：①加成反應，羥基自由基在有機物的碳碳雙鍵、碳氮雙鍵、硫氧雙鍵上加成，生成羥基化產(chǎn)物或富氧中間體，是很常見的反應方式，反應速率非?？欤咏跀U散控制；②奪氫反應，羥基自由基與較弱的碳氫單鍵、硫氫單鍵反應，奪取其中氫原子。
在Staehelin 和Hoigne的開創(chuàng)性工作中，很早提出了臭氧分解反應的引發(fā)劑、促進劑、終止劑的概念。氫氧根離子（OH¯）是很重要的引發(fā)劑之一，因此臭氧在堿性簽液中非常不穩(wěn)定。OH¯引發(fā)臭氧分解的過程可用以下幾個反應式表示：
O3與OH¯發(fā)生反應式（1-2-1）的速率并不快，可是該反應一旦被引發(fā)并生成HO?¯，后續(xù)一系列的自由基生成、轉(zhuǎn)化反應發(fā)生地非常迅速，逐級快速傳遞下去，因此，臭氧分解反應也稱為鏈式分解反應。在鏈式反應中，?O2¯、?O3¯、?HO?，?HO?，?OH之間的相互轉(zhuǎn)化促使鏈反應持續(xù)進行。
除了OH¯，溶液中還有其他物質(zhì)可以生成HO?¯、?O?¯，也可引發(fā)臭氧鏈式分解反應，如H?O?、腐殖質(zhì)、無機金屬離子（Fe²＋、Co²+、Mn²+）等。相關(guān)反應式如下：
H?O?→HO?¯，+H+（1-2-9）
HS+O?，→HS+ + ?O?¯.（1-2-10）
Fe²+ +O?，→Fe³+ +?O?-（1-2-11）
如果水溶液中的某些物質(zhì)可以與O??；?middot;OH反應并生成·O?-，則上述鏈式反應中的自由基被不斷再生，鏈式反應可持續(xù)進行下去。這類物質(zhì)被稱為臭氧分解反應的促進劑，包括脂肪醇、芳烴、甲酸鹽、腐殖質(zhì)等。其中，甲醇是典型的促進劑，它的促進過程可用以下反應式表示：
CH?OH+O?→·OOCH?OH+·OH（1-2-12）
.OOCH?OH→CH?O+·HO?（1-2-13）
.OOCH?OH+OH→CH?O+H?O+·O?-（1-2-14）
反之，若溶液中的某些物質(zhì)與自由基反應后不再生成自由基，則鏈反應會停止，這類物質(zhì)被稱為臭氧分解反應的終止劑，包括叔丁醇、CO?²¯、HCO?¯、NO?¯等。
摘自：《低濃度有機廢水強化臭氧氧化 - 原理、技術(shù)與應用》一書
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