高級氧化技術在污水處理中的應用進展分析

陸鵬飛 張澤建 李世杰

國電銀河水務（青島開發區）有限公司 山東青島 266510

1 高級氧化技術的優勢

高級氧化技術在有機廢水的預處理方面已經獲得巨大的關注。高級氧化技術通過產生羥基自由基來達到氧化處理的目的，而羥基自由基比氯氣、過氧化氫等一般氧化劑的氧化電位高得多，所以可以產生更好的氧化效果。其具體優勢如下:反應產生大量自由基，其氧化能力很強，其氧化電勢（2．80V）僅低于氟（2．87V），還可以作為誘發鏈式反應的中間產物；羥基自由基可以和污水中被氧化的物質直接反應，且不產生新的污染物，無二次污染；不僅可以獨自進行污水處理，還可以串聯其他污水處理單元，使得處理效果更佳；操作容易控制，可以針對不同的目標進行處理[1]。

2 高級氧化技術概述

高級氧化技術主要是在化學氧化法的條件下發展出來的，對一些難降解有機污染物進行處理的新技術。這種技術在應用的過程中主要通過活性較強的羥基自由基和水當中的一些高分子有機物之間進行反應，最終對這些有機物進行處理，可以有效地分解水中的有機物，具有較好的應用效果。另外，需要在研究的過程中對細節進行有效地控制，提高效率，通過進一步的優化工藝參數等方法開發新型高效催化性能的催化劑和電極，并且注意在操作的過程中細化各種技術，仔細研究各高級氧化技術之間聯用和高級氧化技術與其他水處理技術組合應用，這樣才能提高氧化速率和效率。在實際應用過程中，需要加強管控，重視聯系和實踐，分析細節，結合其他生化處理和深度處理工藝等方式，這樣才能進一步提高工業廢水的處理效率，實現廢水零排放處理目標，本質上將環境污染等問題解決。

3 高級氧化技術的具體應用

3.1 Fenton 法及類Fenton 氧化法

在酸性條件下，過氧化氫（H2O2）和亞鐵離子（Fe2+）反應會發生劇烈而復雜的自由基鏈反應，生成大量具有強氧化能力的·OH等自由基，從而氧化降解廢水中有機物。在Fenton 反應中，有機物的降解主要受溶液pH、Fe2+投加量以及H2O2投加量等條件影響，當溶液pH 在2-4 之間時，Fe2+催化活性最高。SungjunBae 等證明了使用黃鐵礦作為催化劑的Fenton 反應體系中，在Fe（II）濃度增加到0．07-0．52mM，添加不同量的黃鐵礦（0．5-4．0mM），在反應120s 內觀察到雙氯芬酸完全降解[2]。

Fenton 法和類Fenton 法具有低成本、操作簡單、反應速率快、反應設備簡單等優點，但Fenton 法和類Fenton 法氧化技術容易受pH、試劑投加量等條件影響。研究表明，pH 在2-4 之間時，Fe2+催化活性最高，處理效果最好，若廢水的pH 為堿性，需要先對廢水的pH 調至酸性，額外投加試劑使經濟成本較高。若投加的Fe2+過量，反應結束后廢水中會含有高濃度的Fe3+，導致廢水顏色加深，產生二次污染；且過量的Fe2+可能會猝滅一部分·OH，影響廢水處理效果。

3.2 催化濕式氧化法

催化濕式氧化法主要是在催化劑高溫高壓的條件下，將氨氮以及一些有機污染物分解成水、二氧化碳和氮氣等無害物質。和傳統的濕式氧化法相比，其壓力相對較低，而且反應溫度適宜，具有較強的氧化能力，能夠大大地降低反應的成本。我國相關學者在研究的過程中制備了RuCu/TiO2 雙金屬催化劑，在操作的過程中對氨氮廢水進行無害化處理。通過分析發現，氨氮的轉化率能夠達到90%，氮氣的選擇性超過85%。在實際應用的過程中，催化劑的催化活性基本沒有產生變化，通過分析發現催化濕式氧化法和傳統的知識氧化劑相比，具有反應時間短、有機物去除率高等諸多優點，在造紙黑液、農藥廢水、印染廢水方面得到了廣泛的應用，可以實現工業化。

3.3 超臨界水氧化法

超臨界水氧化法是在溫度高于374℃、壓力大于22．1MPa 的條件下制得超臨界水，將其作為介質來氧化分解有機物。超臨界水具有液態水和氣態水的雙重性質，氣液相界面消失，成為一個均相體系，氧化反應速度快。超臨界水同時也具備很好的擴散、傳遞性能，介電常數非常低，超臨界水氧化法是新型的污水處理技術，和濕式氧化法比較類似，但也存在一定的不同之處，在超臨界壓力以及溫度環境下，對有機物進行降解，反應速度非常快，且反應器體積比較小，促使有效分離無機鹽，這樣能夠省去分離處理環節，還能夠產出工業用鹽，而濕式氧化技術是不具備的。雖然超臨界氧化技術的應用前景十分廣闊，但對于高溫、高壓等基礎反應條件及環境要求比較嚴格，在氧化環境下，金屬設備也比較容易被腐蝕。

3.4 電化學氧化法

電化學氧化法主要是通過催化活性電極反應而最終產生羥基自由基，可以將一些難以降解的污染物有效處理。在操作過程中，需要對高效催化性能的電極進行開發。我國相關學者制備了Ti/SnO2+Sb2O3/FePbO2 陽極，并且將苯酚作為模擬污染物來進行實驗。通過實驗分析發現，苯酚的氧化去除率較高，主要是因為電極表面出現了羥基自由基造成的，該電極可以有效地去除苯酚，效果很好。

電化學氧化法的應用過程中不會出現二次污染，而且裝置較為簡單，工藝靈活，但是實際應用過程中電極壽命降，耗電量較大而且穩定性不高，還需要進行深入的實驗和摸索，才能在工業當中大規模應用[3]。

4 結語

當前，高級氧化技術逐漸得到廣泛應用，人們要持續極大技術研究力度，以便更好地發揮高級氧化技術的作用，提高污水處理效果。