簡(jiǎn)述高級(jí)氧化技術(shù)處理難降解有機(jī)污水

黃思博 李嘉彬

摘要：難降解有機(jī)污水的生化性較差，其中的有機(jī)污染物質(zhì)很難通過傳統(tǒng)水處理方式進(jìn)行有效的處理。因此，高級(jí)氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文對(duì)高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并分析了臭氧聯(lián)合高級(jí)氧化以及電化學(xué)氧化技術(shù)的原理和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高級(jí)氧化技術(shù)；臭氧聯(lián)合高級(jí)氧化；電化學(xué)氧化

1.高級(jí)氧化技術(shù)簡(jiǎn)述

高級(jí)氧化技術(shù)能夠?qū)﹄y降解的有機(jī)污水進(jìn)行處理，在難降解有機(jī)污水當(dāng)中，那些復(fù)雜的難降解有機(jī)污染物質(zhì)一般都具有比較穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及其難于生物降解的特性，因此，這種有機(jī)污染物質(zhì)能夠在生態(tài)環(huán)境以及生物體內(nèi)積聚并且能夠穩(wěn)定存在、逐漸積累，所以能夠?qū)θ祟愐约捌渌袡C(jī)生物的生命安全以及健康造成很大的傷害以及嚴(yán)重的潛在威脅。處理這種難降解的有機(jī)污水，比較有效的方法是利用高級(jí)氧化技術(shù)。高級(jí)氧化法（AOPs）是最近幾年以來在化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而來的氧化技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)一般是利用催化劑和氧化劑，同時(shí)與超聲、光以及電等多種技術(shù)相互結(jié)合，從而使得在化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中產(chǎn)生具有很強(qiáng)的活性的自由基，例如羥基自由基。產(chǎn)生的強(qiáng)活性的自由基能夠與污水當(dāng)中的有機(jī)污染物質(zhì)相互結(jié)合并發(fā)生作用，與有機(jī)污染物質(zhì)之間進(jìn)行加合作用或者是發(fā)生取代作用、電子轉(zhuǎn)移作用或者是發(fā)生斷鍵反應(yīng)等等，從而能夠使有機(jī)污水當(dāng)中的大量的大分子難生物降解有機(jī)污染物質(zhì)被氧化降解成為低分子量的或者是低毒性的甚至是無毒性的小分子物質(zhì)。在有些情況之下，有些有機(jī)污染物質(zhì)能夠直接被高級(jí)氧化劑直接氧化并降解（礦化）成為二氧化碳以及水分子。高級(jí)氧化技術(shù)主要包括以下幾種具體內(nèi)容：化學(xué)催化氧化法、光化學(xué)催化氧化法、電化學(xué)催化氧化法、濕式氧化法以及超聲氧化法等等多種工藝，但是這些工藝之所以能夠都?xì)w屬在高級(jí)氧化技術(shù)的范疇之內(nèi)，它們所具有的共同點(diǎn)為氧化能力極強(qiáng)、氧化反應(yīng)的選擇性很小，即對(duì)污水當(dāng)中的幾乎所有物質(zhì)都能發(fā)生氧化作用、氧化反應(yīng)的發(fā)生速度極快、氧化反應(yīng)的反應(yīng)速度很快、氧化反應(yīng)的反應(yīng)效果比較徹底等等多種優(yōu)點(diǎn)，因此，利用高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)難降解的有機(jī)污水進(jìn)行處理，會(huì)取得比較理想的降解效果。由于高級(jí)氧化技術(shù)所具有的明顯優(yōu)點(diǎn)，因此這種工藝在國(guó)內(nèi)外的污水處理領(lǐng)域都得到了廣泛的研究，相關(guān)的研究成果也越來越多，某些高級(jí)氧化技術(shù)在工程實(shí)際當(dāng)中也得到了應(yīng)用，并取得了成功的案例，因此可以說高級(jí)氧化技術(shù)必定會(huì)成為未來難降解有機(jī)污水處理的主要方法之一。但是，高級(jí)氧化技術(shù)目前的研究并不是十分成熟，這在一定程度上限制了高級(jí)氧化技術(shù)的廣泛應(yīng)用。高級(jí)氧化技術(shù)作為有機(jī)污水的預(yù)處理技術(shù)，能夠大大的提升廢水的可生化性能，大大的降低預(yù)處理的成本，尤其的針對(duì)已經(jīng)具有生化處理系統(tǒng)的工程實(shí)踐來講，高級(jí)氧化技術(shù)有著比較良好的應(yīng)用前景和發(fā)展平臺(tái)。

2.臭氧聯(lián)合高級(jí)氧化法

眾所周知，臭氧具有非常強(qiáng)的氧化能力，因此臭氧高級(jí)氧化技術(shù)在污水處理當(dāng)中能夠得到非常廣泛的應(yīng)用。但是如果單單采取臭氧這一種氧化劑來對(duì)難降解有機(jī)污水進(jìn)行氧化降解，往往會(huì)伴隨著臭氧的發(fā)生率以及臭氧的利用率比較低，臭氧處理費(fèi)用比較昂貴等等多種不經(jīng)濟(jì)的問題，同時(shí)如果單獨(dú)利用臭氧對(duì)有機(jī)污水進(jìn)行處理的時(shí)候，如果污水當(dāng)中的難降解有機(jī)物含量很高的時(shí)候，臭氧單獨(dú)氧化技術(shù)往往很難將污水處理到理想的效果。因此，為了能夠提高臭氧的氧化處理效率，并且保證其比較強(qiáng)的氧化能力，學(xué)者們將多種催化技術(shù)與臭氧氧化技術(shù)聯(lián)和使用，催化技術(shù)與氧化技術(shù)互相結(jié)合，各自發(fā)揮著其優(yōu)勢(shì)，催化劑能夠?qū)Τ粞醯姆纸猱a(chǎn)生具有更加強(qiáng)烈的氧化能力的羥基自由基的反應(yīng)七大促進(jìn)作用，羥基自由基的形成會(huì)大大提高氧化效率，因此一系列的臭氧聯(lián)合高級(jí)氧化技術(shù)就形成了，例如：臭氧-催化劑法、臭氧-紫外線照射法、臭氧-過氧化氫法、臭氧-紫外線-過氧化氫法等等多種聯(lián)合處理技術(shù)的形式。這些高級(jí)氧化技術(shù)都能夠?qū)㈦y降解有機(jī)污水當(dāng)中的有機(jī)物最大程度的進(jìn)行氧化降解，因此這會(huì)使得臭氧在有機(jī)污水的處理當(dāng)中貢獻(xiàn)出其最大的作用。臭氧連個(gè)高級(jí)氧化技術(shù)在進(jìn)行有機(jī)污水的處理過程當(dāng)中，也有一些比較重要的影響因素，例如：處理的水質(zhì)、污水的PH、臭氧的用量、反應(yīng)接觸的時(shí)間以及聯(lián)合使用的催化手段等。一般而言，利用臭氧進(jìn)行高級(jí)氧化的時(shí)候，控制污水的PH值在8到10之間，最有利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行。

3.電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化技術(shù)（EOPs）是指在外加的電場(chǎng)作用之下，利用電化學(xué)反應(yīng)容器當(dāng)中進(jìn)行的電極反應(yīng)來對(duì)污水當(dāng)中的有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行直接的降解，或者是利用一些具有催化性能的催化材料或者是電機(jī)材料，來產(chǎn)生數(shù)量比較大的并且具有強(qiáng)氧化性的自由基，利用強(qiáng)氧化性的自由基來對(duì)污水當(dāng)中的有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行氧化降解，提高污水的可生化性。電化學(xué)氧化技術(shù)的核心在于：研制出比較高效的電催化陽(yáng)極材料，并且對(duì)整體的電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的研究和改進(jìn)，以求達(dá)到比較高的電流效率，從而能夠提高電極反應(yīng)的催化活性。電化學(xué)催化技術(shù)的陽(yáng)極材料主要有幾下幾種類別：金屬電極和非金屬電極以及金屬氧化物電極這三大類。目前，使用比較多的有鈦電極負(fù)載的金屬氧化物涂層電極，簡(jiǎn)稱DSA ，這種電極具有非常優(yōu)越的導(dǎo)電性能以及比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能，同時(shí)具有非常高活性的催化性能等等多種優(yōu)點(diǎn)，因此這種電極材料已經(jīng)成為了電化學(xué)催化技術(shù)中的研究熱點(diǎn)問題之一。另外，電化學(xué)廢話電極的電極結(jié)構(gòu)可以分為二維電極以及三維電極這兩種主要的反應(yīng)體系。其中三維電極的電極面積比較大，電極的時(shí)空產(chǎn)率比較高，并且三維電極的電流效率也很高，以此三維電極這種電極結(jié)構(gòu)是未來電極結(jié)構(gòu)研究工作當(dāng)中的一個(gè)主要的方向。電化學(xué)氧化技術(shù)在對(duì)難降解有機(jī)污水進(jìn)行處理時(shí)，其主要的影響因素為：污水的水質(zhì)情況、電極極板之間的距離、電流的密度以及電極反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間和電解質(zhì)的濃度等等。最近幾年以來，電化學(xué)氧化技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了難降解有機(jī)廢水處理當(dāng)中的研究熱點(diǎn)，并且已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了工程上的實(shí)際應(yīng)用。有機(jī)污水在經(jīng)過電化學(xué)催化氧化技術(shù)處理之后，其污水的可生化性會(huì)得到明顯的提高，易生物降解有機(jī)物的比例明顯增加，因此污水的生物降解性能取得了明顯的改善。電化學(xué)氧化技術(shù)的反應(yīng)條件溫和、氧化能力很強(qiáng)并且不會(huì)輕易造成二次污染，同時(shí)在運(yùn)行管理方面也比較簡(jiǎn)便，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介：

黃思博（1996.09.06-）男，漢族，江西省撫州市，身份證號(hào)：362531199609065119，本科生，研究方向：給排水科學(xué)與工程

李嘉彬（1997.08.21-）男，漢族，河南省西平縣，身份證號(hào)：412824199708214316，本科生，研究方向：給排水科學(xué)與工程