水處理中的高級氧化技術(shù)

水處理中的高級氧化技術(shù)摘要：高級氧化技術(shù)是一種新型的水處理方法，對于有機(jī)廢水具有良好的降解效果。本文首先分析了高級氧化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，然后介紹了幾種常見的技術(shù)類型，最后對比了應(yīng)用期間的優(yōu)缺點(diǎn)，以供參考。關(guān)鍵詞：水處理；高級氧化技術(shù)；特點(diǎn)；性能對比經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的同時(shí)，水污染現(xiàn)象也更加嚴(yán)重，水中的有機(jī)物種類增多，威脅到人們的正常生活。其中，一些有機(jī)物具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，使用常規(guī)氧化劑的降解能力有限，導(dǎo)致水處理效果不佳。在此背景下，高級氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，由于氧化能力增強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)徹底降解的目標(biāo)，以下進(jìn)行深入探討。1、高級氧化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)高級氧化技術(shù)最早是在1987年提出的，指的是以羥基自由基作為主要氧化劑，對水體中的污染物進(jìn)行氧化分解。隨著該技術(shù)的發(fā)展，目前在定義上更加全面，是光、電、催化劑、氧化劑協(xié)同作用，產(chǎn)生具有高活性、強(qiáng)氧化性的自由基，首先將水體中的有機(jī)物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，然后分解為C02、H20,實(shí)現(xiàn)凈水目標(biāo)。相比于傳統(tǒng)氧化技術(shù)，高級氧化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)如下［1］：第一，在反應(yīng)過程中，會形成大量自由基，且具有較強(qiáng)的氧化性，以硫酸根自由基為例，其氧化還原電位為2.6V。第二，氧化反應(yīng)的速度快，一般有機(jī)物的氧化速率為106-109m/s。第三，水處理應(yīng)用范圍廣，如果自由基具有較高的氧化電位，基本可以對任何有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。第四，設(shè)備操作簡單，反應(yīng)條件容易控制，不會有高溫、高壓等特殊要求。第五，處理過程中會誘發(fā)鏈反應(yīng)，而且不同處理技術(shù)可以聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理、深度處理的目標(biāo)。2、水處理中常見的高級氧化技術(shù)2.1Fenton法Fenton法是在1894年提出，研究發(fā)現(xiàn)在酸性水溶液中，如果Fe2+、H2O2同時(shí)存在，此時(shí)就會對酒石酸產(chǎn)生氧化作用。Fe2+和H2O2的組合就是Fenton試劑，反應(yīng)過程中形成?0H的方程式如下：Fe2++H2O2TFe3++?OH+OH-，k=51M/s。由于?OH性質(zhì)不穩(wěn)定，如果溶液中沒有其他反應(yīng)物，就會和Fe2+反應(yīng)生成Fe3+、OH-，方程式如下：Fe2++?OHTFe3++OH-；如果溶液中存在有機(jī)物，?0H會和氫原子形成有機(jī)基R?，方程式如下：?OH+RHTR?+H2O，R?+H2O2TR-OH+HO，分析Fenton法的應(yīng)用特點(diǎn)，優(yōu)勢是氧化能力強(qiáng)，操作簡單，可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用［2］。缺點(diǎn)是水處理費(fèi)用高，H2O2的利用率低，F(xiàn)e2+過量使用容易造成二次污染。臭氧氧化法O3屬于強(qiáng)氧化劑，能在水溶液中分解成為含氧自由基，但是氧化速度慢。為了提高氧化速率，研究表明在堿性溶液中，OH-和O3接觸后會加快分解速度，形成?OH。對于有機(jī)物的降解，其作用機(jī)理分為直接反應(yīng)、間接反應(yīng)兩種類型；O3在水中要想生成?OH,可以處于堿性條件，可以紫外光照射，也可以加入金屬催化物。實(shí)踐證實(shí)［3］，單一使用O3進(jìn)行水處理，O3的利用率低、氧化能力有限，因此處理效果不佳，對此提出了組合工藝技術(shù)，例如03+催化劑、03+超聲波、O3+H2O2、03+UV等，能提高有機(jī)物的降解效果。濕式氧化法濕式氧化法需要在高溫、高壓條件下完成，一般溫度控制在125-320C，壓力控制在0.5-10MPa，促使氧氣和水中懸浮態(tài)、溶解態(tài)有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，或者和還原態(tài)的無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，從而形成CO2和H20。該處理技術(shù)的應(yīng)用，要求設(shè)備具有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的性質(zhì)，由于前期投資大，不利于大規(guī)模使用。超聲氧化法簡單來說，超聲氧化法就是使用超聲波對溶液進(jìn)行輻射，促使溶液的溫度、壓力升高，局部生成高濃度的H2O2、?OH，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解的目標(biāo)。實(shí)踐應(yīng)用表明，單獨(dú)采用超聲氧化法，能夠除去水體中的有機(jī)物，但是處理成本高，對于TOC的去除效果不徹底，因此一般聯(lián)合使用。有研究指出［4］，對比超聲、H2O2、超聲+H2O2三種處理技術(shù)，將其應(yīng)用在苯酚模擬廢水中，結(jié)果顯示的超聲+H2O2處理效果優(yōu)于其余兩種處理方案。超臨界水氧化法超臨界條件下，水的氣液相界面會消失，此時(shí)流體具備了氣態(tài)、液態(tài)的性質(zhì)容易和非極性有機(jī)物互溶，但是不能溶解有機(jī)物，從而實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)物的目標(biāo)。相反應(yīng)速度快，能將有機(jī)物分解成小分子化合物，聯(lián)合應(yīng)用催化劑，還能提高反應(yīng)效率。超臨界水氧化法的特點(diǎn)如下［5］：一是應(yīng)用范圍廣，氧化分解的對象基本上涵蓋了所有的有機(jī)污染物；二是有機(jī)物在氧化過程中會產(chǎn)生熱量，能滿足維持反應(yīng)需求；三是整個反應(yīng)過程處于密閉容器中，不會產(chǎn)生二次污染；四是反應(yīng)器的組成結(jié)構(gòu)簡單，即使反應(yīng)器體積小，也能夠處理大流量的有機(jī)物。光化學(xué)氧化法光化學(xué)氧化法是在光的刺激下，促使氧化劑產(chǎn)生更多的自由基?OH,從而提高氧化能力，對有機(jī)物進(jìn)行快速降解。根據(jù)氧化劑的不同進(jìn)行分類，常見如UV+H2O2、UV+O3、UV+H2O2+O3等。以UV+H2O2為例，臭氧的分解率明顯提高，?OH的數(shù)量增多，從而改善了污染物的處理效果。在光化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上，又提出了光催化氧化法，指的是采用半導(dǎo)體作為催化劑，經(jīng)過光的照射，表面價(jià)帶電子會轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶，如此價(jià)帶上出現(xiàn)空穴，具有較強(qiáng)的得電子能力。和H2O接觸后，會導(dǎo)致電子失去形成?OH，然后和水中有機(jī)物反應(yīng)，降解成為小分子，實(shí)現(xiàn)污染處理目標(biāo)。常見的半導(dǎo)體催化劑有ZnS、ZnO、TiO2等，其中TiO2不僅催化性能強(qiáng)，而且具有良好的耐光腐蝕性，材料本身容易獲得，因此應(yīng)用比較廣泛。3、高級氧化技術(shù)的應(yīng)用對比通過分析可知，不同高級氧化技術(shù)的應(yīng)用范圍不同，且各自具有一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，具體總結(jié)見下表1。結(jié)語：綜上所述，經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展也帶來了水污染，采用一種安全高效的水處理技術(shù)，成為污染治理的關(guān)鍵。高級氧化技術(shù)具有適用范圍廣、反應(yīng)速度快、處理效果好的特點(diǎn)，因此應(yīng)用價(jià)值高。文中詳細(xì)介紹了幾種常見的技術(shù)類型，并指出相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，希望工作人員合理選用，以改善水處理效果。參考文獻(xiàn)：［1］鄭經(jīng)堂，朱超勝,江波等?活性炭纖維與高級氧化技術(shù)在水體修復(fù)領(lǐng)域的聯(lián)合應(yīng)用J］.新型炭材料,2015,30(6):519-532.［2］張晏晏，高乃云，高玉瓊等?高級氧化技術(shù)去除水中雙酚A研究進(jìn)展J］.水處理技術(shù),2012,38(8):1-4,14.［3］張志宏.廢水處理中的常用