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貴州水處理公司分享到隨著水污染問題的日益嚴(yán)重，可以產(chǎn)生大量自由基的高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)得到了越來(lái)越多人們的關(guān)注。對(duì)Fenton氧化法、臭氧氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法、超臨界水氧化法、超聲波氧化法及過硫酸鹽氧化法在廢水領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

如何產(chǎn)生更多的羥基自由基(·OH)是AOPs應(yīng)著手解決的首要問題。研究成本低廉、氧化效率良好的氧化劑和催化性能優(yōu)異、穩(wěn)定的催化劑以及高級(jí)氧化聯(lián)合技術(shù)的開發(fā)是未來(lái)AOPs的主要發(fā)展趨勢(shì)。

近年來(lái)，工業(yè)及城市的快速發(fā)展造成水污染問題十分嚴(yán)重。高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)是在氧化反應(yīng)中，將電、光輻射、催化劑等與常見的化學(xué)氧化劑結(jié)合，產(chǎn)生高活性自由基(主要為·OH);這些自由基可以與水中有機(jī)物反應(yīng)，將它們氧化分解成小分子直至降解為CO2、H2O和無(wú)機(jī)鹽。

·OH的氧化能力極強(qiáng)且非常活潑，幾乎可以與水中所有有機(jī)物分子反應(yīng)且無(wú)二次污染。由于高級(jí)氧化法操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、高效且處理范圍廣，在精細(xì)化工、造紙以及紡織印染等有機(jī)廢水處理領(lǐng)域均有廣闊應(yīng)用前景。

高級(jí)氧化技術(shù)主要包括:Fenton法、類Fenton法、電化學(xué)氧化法、光化學(xué)氧化法、臭氧氧化法、超聲氧化法等，在實(shí)際應(yīng)用中常將上述幾種方法協(xié)同使用。

1 高級(jí)氧化技術(shù)的作用機(jī)理及發(fā)展

1.1 Fenton法與類Fenton法

1894年，法國(guó)科學(xué)家Fenton發(fā)現(xiàn)在酸性條件下，將Fe2+與H2O2混合可以迅速氧化酒石酸。后人將這種組合命名為Fenton試劑，使用這種試劑的反應(yīng)成為Fenton反應(yīng)。

王代芝等采用Fenton試劑氧化處理100mL色度為1250度的染料廢水，50min后色度去除率94.44%，剩余色度為69.5度。孫宇明等通過Fenton氧化法，對(duì)青霉素廢水的化學(xué)需氧量(COD)深度處理，確定了當(dāng)COD為800～900mg/L時(shí)的最佳試驗(yàn)條件，在此條件下60min后COD去除率達(dá)到96%，出水COD＜120mg/L。

雖然Fenton法具有成本低、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)快速、產(chǎn)生絮狀沉淀、無(wú)須復(fù)雜設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)不容忽視。Fenton法要求在酸性條件下進(jìn)行，pH適用范圍較小，H2O2所需試劑量偏大，反應(yīng)體系中需不斷補(bǔ)充Fe2+;同時(shí)部分初始物質(zhì)不能完全礦化，轉(zhuǎn)化為某些中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物可能會(huì)抑制·OH的生成，并且與Fe3+形成絡(luò)合物造成二次污染。

近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)將紫外光、臭氧、超聲等引入Fenton體系可提高該體系的氧化降解能力，統(tǒng)稱新試劑為類Fenton試劑。這些改進(jìn)技術(shù)可以降低過氧化氫的使用量，提高Fenton試劑的氧化能力。

莊曉虹等研究了內(nèi)分泌干擾物壬基酚(NP)在H2O2溶液和Fe(Ⅲ)-HO溶液體系中的光降解現(xiàn)象，探討了光照距離、H2O2濃度、Fe(Ⅲ)濃度等對(duì)NP光降解的影響。

Yoon等采用動(dòng)力學(xué)和光譜分析法，通過零價(jià)鐵輔助芬頓反應(yīng)降解苯酚，100mg/L的苯酚被完全降解，在最佳條件下，3min后可去除75%的總有機(jī)碳(TOC)。Zha等采用Fe2+改進(jìn)光-Fenton法處理垃圾滲濾液，在最佳條件下，對(duì)TOC、COD和五日生化需氧量(BOD5)的去除率分別為68.3%、79.6%和58.2%，其BOD5/COD比值也從0.20增加到0.43。

1.2 臭氧氧化

臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，在任何pH條件均可氧化水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，它與有機(jī)物作用的途徑包括兩種:①緩慢且有選擇性的直接氧化作用;②臭氧分解后產(chǎn)生羥基自由基，間接與有機(jī)物發(fā)生氧化作用。

這兩種途徑中，后者氧化能力更強(qiáng)更迅速，且無(wú)選擇性。在水處理過程中，臭氧與污染物之間的相互作用極其復(fù)雜，通過物化和生化作用，臭氧可以與水中有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，非極性物質(zhì)向極性物質(zhì)轉(zhuǎn)變，高分子有機(jī)物向低分子有機(jī)物轉(zhuǎn)變，親水性有機(jī)膠團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷砸啄圻^濾的無(wú)機(jī)物。

Turhan等用臭氧處理模擬水溶性堿性染料亞甲基藍(lán)，結(jié)果表明16min后亞甲基藍(lán)降解完全。李桂菊等通過臭氧氧化反應(yīng)深度處理苯胺廢水，確定了最佳工藝條件。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行13min后苯胺由初始濃度約為25mg/L穩(wěn)定降到2mg/L以下，此時(shí)去除率達(dá)到94%以上。

然而，臭氧單獨(dú)氧化結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物時(shí)，作用效果不顯著，目標(biāo)有機(jī)污染物難以完全降解。因此臭氧氧化多與其他技術(shù)聯(lián)用。喬旭東等通過臭氧-紫外光-超聲波協(xié)同作用，對(duì)氧化降解模擬苯酚廢水進(jìn)行了研究，確定處理效果最佳的試驗(yàn)條件。

反應(yīng)4h后，苯酚去除率為99%，COD去除率達(dá)到97%。Gong等采用O3/紫外(UV)法處理城市污水中的可溶性有機(jī)物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，O3/UV法對(duì)溶解有機(jī)碳(DOC)的去除率為90%，而臭氧單獨(dú)氧化只能去除36%的DOC。

貴州水處理公司談及臭氧氧化法氧化性強(qiáng)，不會(huì)造成二次污染，但是存在利用率低、處理效果不穩(wěn)定、能耗大、工藝成本高以及技術(shù)不完善等問題。如何提高臭氧產(chǎn)生效率，降低能耗，是當(dāng)前需要解決的關(guān)鍵問題之一。