臭氧是極強的氧化劑，具有很強的氧化能力，它的氧化還原電位:
O3+2H++2e = O2+H2O(酸性條件下) E°= 2.37V
O3+H2O+2e = O2+2OH-（堿性條件下） E°= 1.24V
由于臭氧不穩(wěn)定，在純水技術(shù)中能迅速分解，其分解速度隨著溫度、pH值的增高而增強，在純水設(shè)備中臭氧分解的半衰期為15 - 30 min，溶解在水中的臭氧受到羥基離子的催化作用也能很快被還原。
臭氧氧化分解水中有機物，對烯烴類化合物的雙鍵氧化能力最強，其次是胺類和碳?xì)潆p鍵，再其次是炔烴類三鍵化合物、碳環(huán)、雜環(huán)化合物、硫化物、磷化物等，臭氧對醇、醛、醚及碳?xì)浠衔锏膯捂I氧化能力最弱。
臭氧與水處理裝置中有機物反應(yīng)機理是比較復(fù)雜的，各種解釋不一，根據(jù)Hoigne和Bader提出的臭氧在水中的反應(yīng)理論認(rèn)為:臭氧與水中有機物進(jìn)行反應(yīng)，通過兩條途徑進(jìn)行，其一臭氧與有機物直接反應(yīng)，亦稱D反應(yīng)，其二臭氧與有機物間接反應(yīng)，即臭氧分解產(chǎn)生羥根自由基(OH·)的間接反應(yīng)，亦稱R反應(yīng)。二者比較，以D反應(yīng)速度比較緩慢，有選擇性，是去除水處理技術(shù)中有機物的主反應(yīng)。R反應(yīng)是羥根自由基(OH·)和水中有機物、微生物、CO32-、HCO3-反應(yīng)。雖然反應(yīng)能力強，反應(yīng)速度快，但是選擇性差，它既能與有機物反應(yīng)加速臭氧分解速度，又能與水中碳酸根和碳酸氫根反應(yīng)。生成次自由基CO3-·和HCO3·，次自由基也能和有機物反應(yīng)，但反應(yīng)速度非常緩慢。下圖為臭氧在工業(yè)水處理中反應(yīng)途徑。
臭氧去除水中有機物的效果一般認(rèn)為是D反應(yīng)和R反應(yīng)的疊加作用，上述兩種反應(yīng)進(jìn)行的程度取決于不同的反應(yīng)條件。當(dāng)水中pH值小于8時，OH·自由基會大大減少，或者水中添加大量HC03-時，也可捕集OH·自由基，同樣可以緩解OH自由基的反應(yīng)強度，這樣就減弱了臭氧分解速度。因此在低PH值或高堿度情況下，則可強化臭氧直接反應(yīng)，有利臭氧充分利用，增強其脫色殺菌效果和去除有機物能力，反之處理高pH值或低堿度水質(zhì)情況下，臭氧分子分解迅速強化了羥基自由基的氧化作用。
臭氧用于給水廠水質(zhì)處理，以天然水體或受污染的天然水體作自來水源水時，pH控制器值一般在6. 0-8. 5之間，水體中并存在相當(dāng)數(shù)量的碳酸根離子和碳酸氫根離子，臭氧投加后仍然以D反應(yīng)為主、R反應(yīng)為輔的途徑去除水中污染有機物。
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