高級(jí)氧化法處理印染廢水的研究進(jìn)展

黃永茂（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊 050026）

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高級(jí)氧化法處理印染廢水的研究進(jìn)展

黃永茂
（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊 050026）

摘 要：高級(jí)氧化法處理印染廢水具效果明顯、適用面廣、處理徹底、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，本文從氧化法原理、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)等方面綜述了近年來(lái)Fenton氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法、電化學(xué)氧化法、臭氧氧化法、超臨界水氧化法、超聲波氧化法及組合技術(shù)，并指出了高級(jí)氧化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高級(jí)氧化技術(shù)；印染廢水；降解；污染

0　引言

我國(guó)印染廢水的排放量占整個(gè)工業(yè)廢水排放量的35%以上。印染廢水主要包括退漿、煮煉、漂白、絲光、染色、印花、皂液、整理等工序產(chǎn)生的廢水，是一種水量大、色度高、堿性強(qiáng)、有機(jī)物含量高且組分復(fù)雜、化學(xué)需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）高的廢水， 其水質(zhì)變動(dòng)范圍大，廢水中常含有染料、漿料、表面活性劑、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽等［1，2］，是較難處理的工業(yè)廢水之一。傳統(tǒng)的處理方法普遍采用生化法、混凝沉淀法、混凝氣浮、化學(xué)氧化及活性炭吸附法等。這些處理方法通常是將有機(jī)物轉(zhuǎn)移到氣相或固相中，消耗大量化學(xué)藥劑的同時(shí)還會(huì)造成一定的二次污染，雖然具有操作容易、設(shè)備簡(jiǎn)單且工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，但是運(yùn)行成本高，實(shí)際回水利用率低。此外，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)染料廢水的治理仍以傳統(tǒng)的生化法為主，物理或化學(xué)法為輔。由于印染廢水所含有機(jī)物可生化性能較差，所以處理效果往往不太理想，不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)以及總量控制的要求［3，4］。

高級(jí)氧化技術(shù)原理是羥基自由基（·OH）通過(guò)電子轉(zhuǎn)移、親電加成、脫氫反應(yīng)等途徑使水中的各種污染物礦化，使有害物質(zhì)降解為CO2、H2O 和其他無(wú)害物質(zhì)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為低毒易生物降解的中間產(chǎn)物。

目前國(guó)內(nèi)高級(jí)氧化技術(shù)主要有Fenton氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法、電化學(xué)氧化法、臭氧氧化法、超臨界水氧化、超聲波氧化法及各種方法組合工藝等，其優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣、處理效率高、反應(yīng)速度快、不造成二次污染，能使許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、甚至很難被生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害可生物降解的低分子物質(zhì)，具有較好的發(fā)展前景。

1　Fenton氧化法

Fenton氧化法是在酸性的條件下，以Fe2+作為催化劑，H2O2分解產(chǎn)生·OH，染料廢水中的發(fā)色基團(tuán)被破壞，從而降低廢水的色度和COD，此外Fe2+在一定的條件下會(huì)生成Fe（OH）3膠體兼有絮凝作用，對(duì)CODCr及色度的去除也有一定的效果。史紅香等［3］、王利平等［5］、李亞煥等［6］等開(kāi)展了相關(guān)的研究工作，并取得較好效果。

Fenton氧化法處理廢水所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，需要使用較多的試劑，H2O2利用率低，F(xiàn)e2+的濃度在處理后期會(huì)增大，出水可能會(huì)帶有顏色。為了提高Fenton試劑氧化反應(yīng)的處理效果，一方面可將紫外光、可見(jiàn)光等引入體系，另一方面可使用一些過(guò)渡金屬離子， 如Co2+、Cd2+等代替Fe2+，可以有效地增強(qiáng)Fenton試劑對(duì)有機(jī)物的氧化降解能力，并可減少試劑的用量，同時(shí)將Fenton處理工藝同UV、光催化氧化、混凝沉淀等其他工藝聯(lián)合使用。

2　濕式氧化法

濕式氧化法是在高溫高壓條件下，用氧氣或空氣作為氧化劑，氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)有機(jī)物或還原態(tài)無(wú)機(jī)物的一種處理方法。該方法在徹底氧化一些難降解有機(jī)物、降低廢水CODCr的同時(shí)還能提高廢水的可生化性能，因此常將該工藝與生物處理工藝聯(lián)合使用。該法操作條件較為苛刻，對(duì)設(shè)備要求較高，運(yùn)行費(fèi)用較高。近年來(lái)一些學(xué)者開(kāi)始研究引入H2O2作為氧化劑［7］，添加催化劑［8］等提高濕式氧化技術(shù)的反應(yīng)速率，降低反應(yīng)條件的要求，從而擴(kuò)大濕式氧化法的應(yīng)用范圍。

3　光催化氧化法［9-11］

光催化氧化法以TiO2、Fe2O3、SnO2、ZnO、WO3等半導(dǎo)體為催化劑，在光照（一般為紫外光）條件下，半導(dǎo)體表面發(fā)生電子躍遷形成具有很強(qiáng)的氧化性的空穴，空穴與氧化物表面吸附的水作用形成強(qiáng)氧化性的·OH，氧化分解有機(jī)物。光催化氧化法處理印染廢水具有很好的效果，但高濃度、色度有機(jī)廢水處理效果不理想，紫外光照射成本較高，因此工業(yè)應(yīng)用還存在一定的限制。目前研究重點(diǎn)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)光等可見(jiàn)光作為光源、對(duì)催化劑進(jìn)行改性，以及開(kāi)發(fā)組合工藝等。

4　電化學(xué)氧化法［12、13］

通過(guò)外加低壓電場(chǎng)，在特定的反應(yīng)器內(nèi)，發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過(guò)程或物理過(guò)程，產(chǎn)生大量的自由基，利用自由基的強(qiáng)氧化性對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行降解的過(guò)程。目前電化學(xué)氧化法的理論有待進(jìn)一步深入研究，此法受到污染物濃度、電極材料的選擇等方面的影響。

5　臭氧氧化法［14-16］

臭氧氧化法是利用臭氧本身的強(qiáng)氧化性和臭氧在水中形成的活潑的羥基自由基作用于有機(jī)污染物上，起到脫色和降解有機(jī)物的作用。此法設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少，容易自動(dòng)化控制。郭春芳［17］將催化劑和臭氧一起作用于污水處理，取得了較好的效果。目前主要存在的問(wèn)題是臭氧化學(xué)性質(zhì)活潑，需要現(xiàn)場(chǎng)制備；臭氧溶解小，需要過(guò)量投加；臭氧發(fā)生器效率低，能耗大，主要用于預(yù)處理。

6　超臨界水氧化法

超臨界水氧化法是在溫度、壓力高于水的臨界溫度（374℃）和臨界壓力（22.1MPa）的條件下水中有機(jī)物被氧化的方法。該方法具有處理效率高、氧化徹底、有毒物質(zhì)去除率高、適用范圍廣等特點(diǎn)。王齊［18、19］等從溫度、停留時(shí)間、過(guò)氧比等考察了。但該方法在高溫高壓條件下，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高、對(duì)某些化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定物質(zhì)處理時(shí)間較長(zhǎng)、運(yùn)行成本較高。

7　超聲波氧化法［2］

超聲波處理法主要機(jī)理在于超聲波在水中產(chǎn)生空化氣泡，空化氣泡在形成和破解過(guò)程中會(huì)形成局部的增溫，產(chǎn)生高溫的熱解效應(yīng)，進(jìn)入空化氣泡中的水蒸氣在高溫高壓下發(fā)生了分裂及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生·OH、HOO·、·H等自由基以及和H2等物質(zhì)，進(jìn)而分解有機(jī)物，主要包括高溫高壓熱解反應(yīng)和自由基氧化反應(yīng)。

8　各種方法組合工藝

各種氧化工藝都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，嘗試將其中的2種或2種以上工藝進(jìn)行組合， 開(kāi)發(fā)新的組合工藝將是臭氧氧化技術(shù)處理印染廢水的發(fā)展方向。嚴(yán)一超［19］、彭人勇等［20］使用O3-H2O2組合法、林琳［21］、秦潔瓊［22］等采用超聲/ Fenton耦合法、楊潔等［23］采用光-電Fenton耦合法處理印染廢水。各種氧化技術(shù)還可以與其他物理、化學(xué)和生物技術(shù)進(jìn)行組合。

9　結(jié)論

高級(jí)氧化技術(shù)是近年來(lái)新興的印染廢水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的物理、生物處理方法相比，具有高效、普適、氧化降解徹底、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的印染廢水處理方法。單獨(dú)使用某一種高級(jí)氧化技術(shù)還存在一定的困難，需要進(jìn)一步改進(jìn)方法。開(kāi)發(fā)高級(jí)氧化技術(shù)與其它技術(shù)組合工藝是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

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河北省科技廳指導(dǎo)課題，項(xiàng)目編號(hào)：13273615

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.011

作者簡(jiǎn)介：黃永茂（1979-），男，講師，研究方向：化工工藝、污水處理等。