高級氧化技術(shù)在水處理中的研究與應用

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1、《高等環(huán)境化學》課程論文高級氧化技術(shù)在水處理中的研究與應用摘要介紹了高級氧化技術(shù)的原理，以及Fenton氧化法、光催化法、電催化法、臭氧氧化法、濕式氧化法及超臨界水氧化法這幾種常用的高級氧化技術(shù)在廢水處理中的應用研究進展和應用，并探討了各種高級氧化技術(shù)在實踐應用中的優(yōu)勢和缺陷，并指出其今后的主要發(fā)展方向。關(guān)鍵字高級氧化技術(shù)；廢水處理；羥基自由基ABSTRACTThispaperintroducesthecharacteristicsofadvancedoxidationprocesses.SeveralAdvance

2、doxidationprocesses，suchasFentonoxidation，photocatalyticoxidation，electrocatalysis，OzoneOxidization，Supercriticalwateroxidationandtheirapplicationinwatertreatmentareoverviewed.Theadvantagesanddisadvantagesandfutureresearchorientationofdifferentadvancedoxidation

3、processesarealsobeenpointedour.KeywordsAdvancedOxidationProcesses(AOPs)；wastewatertreatment；hydroxylradical(·OH)；1引言隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，通過各種途徑進入水體中有機物的數(shù)量和種類不斷增加，對水環(huán)境的污染越來越嚴重，水環(huán)境的質(zhì)量急劇下降，使人類的生活環(huán)境受到威脅而部分物質(zhì)化學性質(zhì)穩(wěn)定，難以被微生物和常見氧化劑降解。對于難降解有機廢水的傳統(tǒng)方法處理，常采用物理法、化學法和生化法及其組合的方法，但由于這類廢

4、水特殊的性質(zhì)：可生化性差、毒性大、濃度高，對常規(guī)處理技術(shù)一般要求較高，且很難達到滿意的處理效果。傳統(tǒng)的生化處理法無法從根本上去除難生化降解廢水中的污染物質(zhì)，并且在處理過程中很容易引起對環(huán)境的二次污染。1987年，Glaze等人提了高級氧化技術(shù)（AOPs）的概念，它的顯著特點是以羥基自由基等高活性物質(zhì)為主要氧化劑，客服了傳統(tǒng)方法存在的不足，因而在水處理研究中引起了廣泛的關(guān)注和應用。高級氧化法以產(chǎn)生強氧化活性的羥基自由基為標志，通過電、聲、光輻照、催化劑等作用方式，使污水中難降解物質(zhì)直接礦化，或利用自由基強氧化作用將大分

5、子物質(zhì)降解為小分子易降解物質(zhì)，提高污水的可生化性。與其他傳統(tǒng)水處理方法相比，高級氧化法具有以下特點[1]：（1）高級氧化技術(shù)是在不斷提高羥基自由基的產(chǎn)生效率的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。羥基自由基(·OH)氧化能力極強(氧化電位2.80V)，其氧化能力僅次于氟（2.87V），而它相比氟來說，又具有無二次污染的優(yōu)勢，在處理污水時能實現(xiàn)零環(huán)境污染零廢物排放的目標。1《高等環(huán)境化學》課程論文（2）羥基自由基是一種無選擇進攻性最強的物質(zhì)，具有廣譜性、無選擇性。（3）由于·OH屬于游離基反應，羥基自由基所發(fā)生的化學反應速率極快。比臭氧化

6、學反應速率常數(shù)高出7個數(shù)量級上，·OH形成時間極短，約為10-14s，反應時間約為1s，所以可在10s內(nèi)完成整個生化反應，這樣大大縮減了治理污染的工藝時間，提高了處理效率。（4）既可單獨處理，又可與其他處理工藝聯(lián)用，如利用UV-Fenton組合聯(lián)用時處理效果很好，但也能單獨利用Fenton技術(shù)處理難降解廢水，可降低處理成本，同時也能取得較好的效果。AOPs目前已成為水處理領(lǐng)域的研究熱點高級氧化技術(shù)主要分為Fenton氧化法、光催化氧化法、電催化氧化技術(shù)、臭氧氧化法、超聲氧化法、濕式氧化法和超臨界水氧化法等幾類。本文對

7、這幾種氧化技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域的研究和應用現(xiàn)狀作了介紹。2高級氧化技術(shù)2.1Fenton氧化法2.1.1Fenton氧化法機理1893年，法國科學家Fenton發(fā)現(xiàn)，在酸性條件下(pH=2～5)，F(xiàn)e2+和H2O2共存體2+/H系可以有效地將酒石酸氧化，因此將Fe2O2組合體系命名為Fenton試劑。1964年Eisenhauers首先將這種技術(shù)處理苯酚和烷基廢水[2]。其基本作用機理為[3]：Fe2++H3+-2O2→Fe+·OH+OH·OH+RH(有機物)→P(降解產(chǎn)物)盡管Fenton試劑法在降解有機污染物方面具

8、有很大的優(yōu)勢，但由于有機物礦化程度不高，運行時消耗太多H2O2的而提高了處理成本。近年來人們開始考慮使用光輻射（如紫外光和可見光）和電等協(xié)同F(xiàn)enton法處理制藥廢水垃圾滲濾液等，以提高Fenton試劑的氧化活性，減少Fenton試劑用量和Fe2+污染，這類技術(shù)被統(tǒng)稱為類Fenton法。表1對傳統(tǒng)Fenton法和各類Fenton法進行了比較。表