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高级氧化技术在水处理中的研究进展摘要：高级氧化技术在有机废水处理中具有显著的优势。本文首先介绍了高级氧化技术的特点，然后依次介绍了Fenton法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法等高级氧化技术的原理及其研究进展。关键词：高级氧化技术水处理研究进展中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：各种有机物随工业废水排放，对环境污染程度正逐年增加。这些有机物有毒、致癌、有的有挥发性，进入大气中威胁着人类健康。常规的物理、化学、生物方法难以满足净化处理在技术和经济上的要求，这类废水的处理技术成为研究的热点。随着研究的深入，高级氧化技术应运而生并有了显著进展。高级化学氧化技术，是对传统水处理技术中的经典化学氧化法，在改革的基础上应运而生的一种新技术方法，这一技术具有高效、彻底、适用范围广、无二次污染等优点而备受关注。1高级氧化技术的概述高级氧化技术（AdvancedOxidationProcesses，AOPs）是通过各种光、声、电，磁等物理化学过程产生大量活性极强的自由基（如·OH）。通过这种强氧化性来降解水中有机物，最终被氧化分解为CO2和H2O。第6页共6页\n表一常见氧化剂的氧化还原电位对比通过表一可以看出，高级氧化技术最大的特点就是氧化能力强。其次就是反应速率常数大，反应速率常数在106～109mol-1·L·S-1。另外，自由基·OH存在时间一般都小于10-4s，寿命很短。处理效率高，不产生二次污染是高级氧化技术重要的特点。自由基·OH可以直接与各种有机物作用，氧化过程中产生的一些中间产物可以继续与经基自由基作用，从而达到彻底有效地去除TOC和COD的目的。由于高级氧化法的最终的氧化产物是CO2和H20，能有效地减少THMs的生成，不会产生二次污染。2Fenton法和类Fenton法2.1Fenton法Fenton试剂的实质是二价铁离子(Fe2+)和H2O2之间的链式反应催化生成·OH。研究发现H2O2/FeSO4比值对降解有机物有重要影响。当FeSO4投加量为3mg·L-1，H2O2投加量为22.2mg·L-1，经过24h后COD的去除率达到60%，而当H2O2的投加量为138.7mg·L-1时，COD去除率高达95%。2.2类Fenton法依靠单一的Fenton法处理模式来降解废水，效果并不是很好，而且处理成本偏高。这样由普通Fenton法向联合了光化学、电化学、微波等技术的类Fenton法就得到应用。把紫外光和氧气引入Fenton试剂可以显著增强Fenton试剂的氧化能力并节约H2O2的用量。由于其基本过程与Fenton试剂相似而称之为类Fenton试剂。用铁屑+第6页共6页\nH2O2处理难降解染料废水,将电化学反应引入Fenton法废水处理,使废水的可生化性得到显著改善。因此，Fenton法的研究发展将主要围绕铁离子的固定化技术和Fenton法与其它技术的联用工艺。3光化学氧化法和光催化氧化法3.1光化学氧化法光化学氧化法是向废水中加入适量氧化剂（如：H2O2、O3等），在紫外光（或可见光）作用下产生强氧化性的·OH，它能够将大部分有机物氧化成CO2、H2O和其它小分子有机物。具有反应速度快、耗时短、反应条件温和、操作条件易于控制等优点。3.2光催化氧化法光催化氧化法是在光化学氧化基础上发展起来的。与光化学氧化相比，光催化氧化法具有更强的氧化能力，对有机物降解效果更好。它是利用能量等于或大于半导体禁带宽度，这样价带上电子被激发跃迁到导带，价带上就会产生相应空穴。作为新型的高级氧化技术，光催化氧化法已成为环境治理的前沿领域和研究热点，利用光催化氧化有望实现有机物的深度矿化。因此，开发催化活性和稳定性好的催化剂，提高对光源尤其是太阳光的利用率，改进催化剂的固定化技术，研发高效反应器是该技术接下来的研究发展方向。4臭氧氧化法4.1臭氧氧化法原理第6页共6页\n臭氧是一种强氧化剂，在水溶液中自发分解成含氧自由基，但直接氧化速率低，且选择性较高。而在碱性体系中，OH-的存在会加速O3的分解,产生·OH，加速反应过程。O3氧化主要用在难生物降解的有机废水中，作为生化反应前的预处理工艺，来提高废水的可生化性。4.2臭氧氧化法水处理研究进展臭氧氧化运行成本高，氧化反应具有很强的选择性。近年来发展了UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3、TiO2/UV/O3等组合技术，其反应速率和处理效果都优于单独的O3氧化，且能氧化O3单独作用时难以降解的有机物，扩大了该技术处理污染物的范围。通过比较实验，采用组合技术可显著提高氧化速率和处理效果、缩短反应时间、降低O3耗量。为此，降低臭氧的生成成本、提高臭氧的利用效率、发展与臭氧相关的组合技术和催化臭氧氧化技术是其发展方向。5超声氧化法5.1超声氧化法原理超声氧化法是利用频率范围为16kHz-1MHz的超声波辐射溶液，使溶液产生超声空化，在溶液中形成局部高温高压和生成局部高浓度氧化物·OH和H2O2，并可形成超临界水，快速降解有机污染物。超声氧化法集合了自由基氧化、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点，降解条件温和、效率高、适用范围广、无二次污染，是一种很有发展潜力和应用前景的清洁水处理技术5.2超声氧化法研究进展第6页共6页\n单独超声氧化技术能够去除水中的某些有机污染物，但其单独处理成本高，且对亲水性、难挥发的有机物处理效果较差，对TOC的去除不彻底，因此常与其他高级氧化技术联用，以降低处理成本、改善处理效果。基于超声波技术的联合氧化技术有超声/H2O2或O3氧化技术、超声-Fenton氧化技术、超声/光催化氧化技术、超声/湿式氧化技术等。研究表明，采用超声-Fenton试剂联合处理染料废水，染料废水COD去除率达到91.8%。利用超声波-TiO2光催化联合处理垃圾渗滤液，强化了氧化剂的分解能力，提高了处理效果。对超声-催化湿式过氧化氢氧化苯酚的动力学研究表明，超声辐射降低了氧化反应的能垒，使氧化速率和效率提高，降低了能耗。6湿式氧化法6.1法湿式氧化法原理法是在高温（150～325℃）、高压（0.5～20MPa）操作条件下，以氧气或空气作为氧化剂氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，生成二氧化碳和水等。采用湿式氧化法处理难降解农药废水，在最佳操作条件下，COD去除率高达98%，色度去除率在99%以上，流程简单且不造成二次污染。6.2湿式氧化法研究进展在湿式氧化法的基础上发展起来的催化湿式氧化法，通过投加催化剂提高该技术的氧化能力、降低反应温度和压力，从而降低了投资和运行成本，扩大了该技术的应用范围，成为湿式氧化法研究的热点。催化湿式氧化法常用的催化剂有Fe、Cu、Mn、Co、Ni、Bi、Pt等金属元素或其中几种元素的组合。采用催化湿式氧化法处理吡虫啉农药废水，用共沉淀法制备的Cu/Ni作催化剂，在温度为190℃、氧分压为1.6MPa条件下，COD去除率为95%，处理后废水的BOD/COD从第6页共6页\n0.093增至0.590。7结语单一地使用高级氧化技术降解污染物，处理成本高、降解不彻底、可能会产生有毒中间体，所以，今后高级氧化水处理技术的发展方向是深入研究高级氧化技术对各种污染物的降解机理，开发几种高级氧化技术联合使用的组合技术，使其互补不足、尽快实现工业化应用。参考文献：[1]周健,李宝霞,龙腾锐,等.微波强化Fenton氧化法处理垃圾渗滤液试验研究[J].中国给水排水,2009,25(17):97-99.[2]颜高锋,杨哲,陈力行,等.吸附催化臭氧氧化去除造纸废水中特征污染物的研究[J].水处理技术,2010,36(4):89-92,96.[3]任百祥.超声-Fenton高级氧化降解染料工业废水的研究[J].环境工程学报,2010(4):809-812.第6页共6页