高級氧化技術在水處理中的研究進展

田智林

摘 要：為了從根本上解決水污染問題，相關人員開始在水處理工作中應用高級氧化技術，但高級氧化技術之中蘊含多種不同技術，這些技術在水處理中的應用效果各不相同。基于此，本文以高級氧化技術為基礎，提出幾種高級氧化技術的基礎機理，以及其在水處理中的研究進展。

關鍵詞：高級氧化技術;水處理;研究進展

在水資源污染情況持續加劇的趨勢下，有關部門為了避免水資源污染對經濟發展、大眾健康等方面的危害，開始采用各種技術開展水處理工作，而高級氧化技術便是在這種情況下應運而生。高級氧化技術需要在外界條件的加持下才能產生自由基，通過自由基可以對水資源中的污染物起到降解效果，從而幫助有關部門強化水資源污染的處理效果。

1 光催化高級氧化技術的研究進展

光催化技術主要指的是一種光催化劑，它利用電極在接受太陽光照射條件下進行的化學反應，產生了大量氫氣和少許氧氣。而光催化氧化處理技術的主要降解作用機理亦就是產生一種高氧化性的自由基，與廢水中的其他有機物進行反應，降解為無機小分子或陽離子，如二氧化碳、氯離子、水等。

TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2等，都是有機化學中光催化反應處理技術和氫氧化物反應處理技術中常用的一種化學催化劑。二氧化鈦因其成本低、無毒、穩定性好而常被用于光催化劑。Xu通過溶膠-凝膠法等三維石墨烯- TiO2復合材料用于催化降解亞甲基藍，結果表明，石墨烯配合TiO2提高了光催化降解性能，降解產物中無機小分子和部分無機離子，并驗證了反應機理是在光照條件下，生成羥基自由基參與降解反應。Ma等人還成功發現，納米TiO2在光催化劑的作用下，對亞甲基藍的降解速度約為純納米TiO2的兩倍，其在光譜中負載的能量大于一個納米生物元素。催化劑可循環使用至少3次，提高了催化劑的效率。

2 臭氧高級氧化技術的研究進展

臭氧物質是一種效果較為理想的強烈氧化劑，在各種水溶液中都可以自發地被分解為形成各種的含氧自由基，但直接的氧化反應速度低，而且其化學選擇性高。然而，在某些堿性的反應制備體系中，大量的OH可能會直接通過加速O3的酸性分解生成OH ，從而加快其他的反應過程。03氧化主要適用于難以進行生物氧化和降解的有機化工廢水中，作為生物降解反應前預處理和制備的工藝，有效地提高了有機廢水的生物化學可生化性。

臭氧層的氧化過程運行復雜成本高，氧化后該反應過程具有很強的化學選擇性。近年來成功發展了UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3、TIO2UV/O3等多種組合氧化技術，其組合反應氧化速率和組合處理氧化效果都明顯優于單獨的O3氧化，且技術能有效氧化O3單獨組合作用時難以直接降解的各種有機物，擴大了該氧化技術組合處理大氣污染物的應用范圍。通過比較綜合實驗，采用這種組合氧化技術應用可顯著大幅提高原料氧化反應速率和提高處理缺氧效果、縮短氧化反應時間、降低03耗氧含量。為此，降低利用臭氧的綜合生成利用成本、提高利用臭氧的綜合利用效率、發展與促進臭氧利用相關的各種組合化學技術和各種催化利用臭氧合成氧化酶的技術都將是其未來發展的大方向。

3 超聲高級氧化技術的研究進展

超聲氧化技術的主要化學反應機理，源于各種的超聲空氣在化學中的熱效應，以及在此過程可能引發的各種有關物理和自然界的化學變化。液體的現場處理聲場真空氣泡的氣化破裂釋放這個過程，其實也就是聲場液體氣泡集中了在一個聲場液體中的全部能量，并迅速破裂進行氣化釋放的一個物理過程，即一種聲場液體在一個聲場聲和超聲波的強烈輻射下，迅速破裂產生空化后的液體氣泡，這些空化后的液體氣泡直接迅速吸收了在這個聲場液體中的全部能量并在極短的很長一段時間內迅速發生崩潰或死掉并間接釋放了在聲場中的能量。

超聲氧化技術對多種含氯脫鹵有機化合物的快速脫鹵、氧化降解效果顯著，氯化鹵代烴如苯酚、氯苯等認為含鹵的氯脫鹵有機物最終的脫鹵降解反應產物為

CO、CO2以及HCI等，添加Q3、Fenton氧化試劑等超聲氧化劑將進一步大大增強應用超聲氧化降解法的效果，超聲與其它各種氧化降解法的有機組合應用是目前的超聲研究工作熱點（201，對于水中各種污染物的氧化降解的超聲研究仍然在很多實驗室研究探索中的階段。

4 濕式高級氧化技術的研究進展

該空氣氧化合成技術的其特點主要是在幾乎沒有任何高溫、高壓和其他可機械操作性氨水的作用條件下，以大量液化氧氣或其他氧化空氣過程中水合物作為主要空氣氧化劑并將空氣氧化水中某些處于活性溶解態或水中處于活性懸浮態的其他固體有機物或水中處于活性還原態的其他固體無機物，生成大量的二氧化碳和濃度的氨水等。采用了對高溫高壓濕式作業廢水進行氧化處理去除的方法利用廢水處理難燃易溶可降解物質工業廢水農藥食品加工作業廢水，在最佳廢水氧化去除操作期和環境氧化條件下，COD低的氧化廢水去除率高達98%，色度高的氧化廢水去除率在99%以上，流程簡單且不容易對水造成任何物質二次污染。

在目前已有濕式氧化空氣快速氧化的反應方法的相關技術基礎上逐步創新發展出并形成應用起來的一種新型催化劑使它是一種濕式氧化空氣快速氧化的反應方法，通過增加技術上的投入或者添加多種新的催化劑使它可以大大提高該空氣氧化反應技術的濕式空氣快速氧化化學反應處理能力、降低了該氧化技術反應物的氧化溫度和空氣氧化反應壓力，從而可以大大降低了氧化技術注入投資和氧化設備生產運行管理維護上的成本。

5 結束語

綜上所述，如果在水處理中單獨使用一種氧化技術，既需要耗費大量成本和時間，還可能導致污染物無法得到有效處理，因此，未來在開展水處理工作時，最好將多種高級氧化技術相互結合，將此作為研究方向與目標，深入其中繼續學習并掌握高級氧化技術的機理、作用以及價值，使其充分互補技術不足、盡快真正實現現代工業化廣泛應用。

參考文獻：

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