高級氧化技術在廢水處理中的應用

王琿

摘要：隨著工業的不斷發展和環境意識的不斷提高，廢水的處理難度增大，處理要求提高，尤其對于紡織、印染、化工、醫藥、造紙等行業的高濃度難降解有機廢水的處理受到了廣泛的關注。高級氧化法在反應中產生強氧化性的自由基，可以分解廢水中的難降解有機物，反影響力高，適用范圍廣，產生的二次污染小，處理設備簡單，占地面積小，具有很高的推廣使用潛力。本文分類梳理了應用和研究較多的幾種高級氧化技術。

關鍵詞：高級氧化技術;廢水處理;應用

1 高級氧化技術的理論

高級氧化技術（Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs）是在近30多年提出的一種新興的、高效的廢水處理方法，它經過氧化或礦化提高污染物的降解性、分解性，同時還可以處理持久性有機物、激素等有毒有害的化學物質，能夠分解絕大部分有機物。高級氧化技術實質是通過一系列化學物理相互作用產生大量高活性的羥基自由基（·OH），由于羥基自由基的強氧化性，才能夠把污水中的有機物轉換為二氧化碳、水及小分子化合物，從而實現良好的水質排放。

高級氧化技術處理工程中產生大量高活性的·OH，并且·OH具有強氧化性與無選擇性的特性，能夠氧化或礦化絕大部分有機污染物，且不會造成二次污染。但目前高級氧化技術還是不能被廣泛應用到實踐，并處于起步階段。

2 高級氧化技術的特點

高級氧化技術（AdvancedOxidationProcesses，簡稱AOP）的基礎在于運用電、光輻射、催化劑，有時還與氧化劑結合，在反應中產生活性極強的自由基（如·OH），再通過自由基與有機化合物之間的加合、取代、電子轉移、斷鍵等，使水體中的大分子難降解有機物氧化降解為低毒或無毒的小分子物質，甚至直接降解成為CO2和H2O，接近完全礦化。目前高級氧化技術主要包括化學氧化法、電化學氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法和光催化氧化法等。高級氧化技術的特點主要在于以下幾個方面：①反應過程中產生大量氫氧自由基·OH;②反應速度快，多數有機物在此過程中的氧化速率常數可達106～109m-1s-1;③適用范圍廣，較高的氧化電位使得·OH幾乎可將所有有機物氧化直至礦化，不會產生二次污染;④可誘發鏈反應，由于·OH的電子親和能為569.3kJ，可將飽和烴中的H原子拉出來，形成有機物的自身氧化，從而使有機物得以降解，這是各類氧化劑單獨使用時所不能做到的;⑤可與其他處理技術連用，特別是可作為生物處理過程的預處理手段，對于難以通過生物降解的有機物，在經過高級氧化過程處理后，其可生化性大多可以提高，從而有利于生物法的進一步降解;⑥該技術采用物理—化學處理方法，其操作簡單，易于控制和管理。

3 處理廢水的高級氧化技術

3.1 臭氧氧化

O 3是一種較強的氧化劑，其氧化性只低于氟，現階段污水處理工作已經逐步實現對O 3的廣泛使用，尤其在消毒、殺菌以及除臭方面發揮著不可替代的重要作用，不僅可對廢水中的污染物進行有效清理，針對生物難降解污染物更是具有較強的氧化分解能力。

在實際應用中，O 3 聯用高級氧化比單一O 3 氧化明顯提高了污水處理效果。O 3 氧化法與O 3 聯合高級氧化法具有氧化性強、占地面積少、易控制管理及無2次污染等優點。但同時也具有運行成本較高、技術不夠成熟以及對設備要求高等缺點。因此，今后有必要通過研究進一步完善相關工藝及配套設備，提高O 3 利用率與系統穩定性，降低系統運行成本，使其在污水處理領域更具競爭力。

3.2 二氧化氯氧化

二氧化氯處理廢水具有操作簡單、無二次污染等優點，但二氧化氯極不穩定，受熱和遇光易分解成O2和Cl2，在空氣中體積分數超過10%時就有可能爆炸，不宜貯存和運輸，因此使用時一般要求現場制備。

二氧化氯的性質極不穩定，遇水能迅速分解，生成多種強氧化劑，如HClO3、HClO2、HClO、Cl2，O2等，這些氧化組合在一起產生多種氧化能力極強的活性基團。二氧化氯氧化法可以在常溫常壓下破壞降解有機污染物，提高廢水的可生化性，是處理難降解有機廢水的一種有效途徑。

3.3 濕式氧化技術（WetairOxidation）

濕式氧化技術是在高溫（125～320℃）、高壓（0.5～10MPa）的條件下采用純氧或空氣作氧化劑，氧化水中懸浮態和溶解態的有機物、還原態的無機物，使其反應生成水和二氧化碳的一種處理技術。該技術能夠徹底氧化一些難降解的有機物，降低水中CODCr，還可以提高廢水的可生化性能，這也是該技術常與生物處理相結合的原因。濕式氧化技術具有效率高、氧化速度快、不產生二次污染、反應徹底的優點。

近年來，在應用上引入另一種氧化劑――液態H2O2作，使得該技術實現了在常溫常壓下進行的目標，COD和色度的去除率分別達到80%和90%以上，極大的擴大了應用范圍。但是濕式氧化技術設備要求高、操作條件比較苛刻、運行費用昂貴，使得該技術的推廣受到一定限制。

3.4 光化學氧化法

由于反應條件溫和、氧化能力強光化學氧化法近年來迅速發展，但由于反應條件的限制，光化學法處理有機物時會產生多種芳香族有機中間體，致使有機物降解不夠徹底，這成為了光化學氧化需要克服的問題。光化學氧化法包括光激發氧化法（如03/UV）和光催化氧化法（如Ti02/UV）。

光激發氧化法主要以03、H202、02和空氣作為氧化劑，在光輻射作用下產生OH;光催化氧化法則是在反應溶液中加入一定量的半導體催化劑，使其在紫外光的照射下產生？OH，兩者都是通過？OH的強氧化作用對有機污染物進行處理。

4 結語

水環境保護是當前人類社會廣泛關注的一個問題，隨著我國國民經濟的快速發展，高濃度的有機廢水對我國寶貴的水資源 造成了威脅。然而利用現有的生物處理方法，對可生化性差、相對分子質量從幾千到幾萬的物質處理較困難，而高級氧化法（Advanced Oxidation Process，簡稱AOPs）可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時還在環境類激素等微量有害化學物質 的處理方面具有很大的優勢，能夠使絕大部分有機物完全礦化或分解，具有很好的應用前景。

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（作者單位：浙江正泰中自控制工程有限公司）