臭氧在水中的分解机理

臭氧是一种强氧化剂，可以直接与水中的物质发生化学反应，也可以分解生成OH自由基，OH自由基再与水中的物质发生反应，不同的反应过程，反应机理不相同 ， 在机理研究中，人们普遍承认OH-对臭氧具有催化作用，但是，不同研究者对于 臭氧分解 速度与PH 的关系
  臭氧是一种强氧化剂，可以直接与水中的物质发生化学反应，也可以分解生成·OH自由基，·OH自由基再与水中的物质发生反应，不同的反应过程，反应机理不相同，在机理研究中，人们普遍承认OH-对臭氧具有催化作用，但是，不同研究者对于臭氧分解速度与PH的关系的研究结果不尽相同，无论是相对于臭氧的级数，还是相对于OH-的级数，都有很大的差异)造成这种差异的原因归纳起来主要有四个方面：一是分析方法上的差别，不同的分析方法选择性和灵敏度都有一定的差别；二是所采用的缓冲溶液的差异，不同的缓冲组份对臭氧的作用不尽相同；三是溶液中的杂质影响，水中的杂质对臭氧分解过程可能有较大的影响；四是数据分析方法的不同，正确地分析臭氧的分解过程对于其实际应用具有重要的指导意义)本研究从理论上推导了臭氧在碳酸盐水溶液中的分解动力学方程，然后通过实验予以验证。
  

碳酸盐是天然水中的主要物质，为了分析臭氧在水中的分解情况，首先采用纯水作溶剂，研究臭氧在碳酸盐水溶液中的分解动力学特征，为了从理论上推导臭氧在水溶液中的分解动力学方程，我们借助Staehelin提出的臭氧分解模型来分析臭氧在水中的化学行为：

  

臭氧在水中的分解机理

   
  

臭氧在水中的分解机理

   
  

由方程（1）可见，很多物质可以直接与臭氧反应，生成稳定的最终产物，然而，有些物质与臭氧反应后，生成·OH中间体，见方程（2），这些物质被称为自由基反应的引发剂,·OH可以进一步与臭氧作用，引起臭氧的分解，见方程（3），反应中产生·O2-和·HO2-又可分解产生·O2-，见方程（4）反应所生成的·O2-可以再进一步与臭氧作用而引起臭氧的分解，见方程（5），当溶液PH升高时，如果水中没有接受·OH的物质，臭氧自分解速度会因臭氧与·OH反应而大幅度加快,见方程（8），并生成更多的·O2-,相反，在酸性条件下，臭氧的分解速度较小，因为在酸性溶液中，·OH自由基的浓度极低,式（6）和（7）则是自由基的分解反应.

在天然水中，有很多物质可以直接消耗臭氧，而且这些物质可以与选择性较低的·OH作用，见方程（9）和（10）由于方程（6）的反应速度大于·O2与其它溶质作用的反应速度，因此，我们假定O3仅通过生成·O2-或与·O2-反应生成其它产物进行分解·OH的选择性低于O3，·OH不仅可以与O3反应，而且还可以与水中其它物质作用,水中的某些物质与·OH反应可以生成·O2-，见方程（9），这些物质被称为引发剂.而由方程（10）可见，有些物质与·OH反应时则生成稳定产物，这些物质被称为链式反应的抑制剂.

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