基于硫酸自由基的高級氧化技術(shù)研究及應(yīng)用進展

基于硫酸自由基的高級氧化技術(shù)研究及應(yīng)用進展

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1、基于硫酸自由基的高級氧化技術(shù)研究及應(yīng)用進展王兵1李娟1莫正平2鮮波3(1.西南石油大學化學化工學院,成都610500;2.西南油氣田分公司川中油氣礦,四川遂寧629000;3.塔里木油田勘探開發(fā)部,新疆庫爾勒841000)摘要:由于硫酸自由基(SO-4·)具有很高的氧化還原電位,過硫酸鹽(S2O82-)活化高級氧化技術(shù)作為一種新型氧化技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛能。介紹了熱活化、光活化、過渡金屬離子三種活化過硫酸鹽產(chǎn)生SO-4·的方式,在環(huán)境保護方面的現(xiàn)狀研究與應(yīng)用進展,主要涉及受有機污染土壤和地下水的修復(fù)、難降解有機廢水和廢氣的處理,闡述了SO-4·高級氧化技術(shù)處理各種有機污染物的機理

2、,指出了基于SO-4·的高級氧化技術(shù)在處理應(yīng)用中存在的局限性和未來發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:硫酸自由基;高級氧化技術(shù);過硫酸鹽;活化;環(huán)境保護PROGRESSINADVANCEDOXIDATIONPROCESSESBASEDONSULFATERADICALWangBingLiJuanMoZhengpingXianBo(1.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu610500,China;2.CentralSichuanOilandGasDistrict,PetroChinaSouthwes

3、tOilandGasfieldCompany,Suining629000,China;3.DepartmentofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChinaTarimOilfieldCompany,Korla841000,China)Abstract:Withthehighredoxpotentialofsulfateradical(SO-4·),activatedpersulfateoxidationtechnologyasanemergingadvancedoxidationprocesses(AOP)hasgreatpotentialin

4、environmentengineering.ItwasdescribedwaysofSO-4·generationfrompersulfateactivationcatalyzedbyheat,ultravioletandtransitionmetal.Furthermore,itwasfocusedontheupto-dateresearchandapplicationinenvironmentalprotectionfield,whichmainlyinvolvesremedyofcontaminatedsoilandgroundwaterandtreatmentofrefractor

5、yorganicwastewaterandgas.Moreover,themechanismassociatedwithSO-4·oftreatingsomeorganicpollutantswasdiscussed.Finally,theexistinglimitandprospectsofactivatedpersulfateoxidationtechnologyinapplicationwerepresented.Keywords:sulfateradical;advancedoxidationprocesses;persulfate;activate;environmentalpro

6、tection0引言隨著進入環(huán)境的污染物日趨復(fù)雜化,促使了以羥基自由基·OH為主要活性物種的高級氧化技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展。與其他傳統(tǒng)氧化法相比,高級氧化技術(shù)的主要特點在于氧化能力強、選擇性小、反應(yīng)速率快,而且反應(yīng)條件溫和,無需高溫高壓[1]。近年來,活化過硫酸鹽作為一種新型的高級氧化技術(shù)在環(huán)境污染治理得以應(yīng)用發(fā)展。過硫酸鹽(E0=+2.01V)包括過一硫酸鹽(PMS,HSO-5)和過二硫酸鹽(PSF,S2O82-),常溫下較穩(wěn)定,反應(yīng)速率較低,對有機物的氧化效果一般不顯著。然而,過硫酸鹽經(jīng)活化可分解產(chǎn)生新的活性物質(zhì)———硫酸自由基(SO-4·),SO-4·中有一對孤對電子,氧化還原電位E0=+2

7、.60V,其氧化能力超過了過硫酸鹽本身(E0=+2.01V),接近羥基自由基·OH(E0=+2.80V)。針對過硫酸鹽活化方式、機理及研究現(xiàn)狀,本文將逐步展開說明。1硫酸自由基的產(chǎn)生方式對于硫酸自由基的研究始于20世紀50年代,廣泛認為SO-4·的產(chǎn)生方式主要是過硫酸鹽的紫外光解、高溫熱解(70~100℃)和過渡金屬催化分解S2O82-[2]。1.1熱活化熱活化方式主要通過溫度升高,提供足夠的活化能迫使鍵斷裂

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