高级氧化综述.doc

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1、高级氧化技术综述1•概念高级氧化技术乂称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的％基白由基(・0H)为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反戒条件下通过自由基与有机化合物Z间的加合、取代、电了转移、断键等，使水体屮的大分了难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分了物质，共至直接降解成为C02和出0,接近完全矿化。各氧化剂氧化电位如表1和表2根据产生白由基的方式和反应条件的不同，可将其分为化学氧化(臭氧氧化、高铁氧化、Fenton氧化)、电光化学氧化、湿式氧化法、超临界水氧化法、声化学氧化、电化学氧化。表1各种氧化剂的氧化电极电位氧化剂方程式氧化电极电位/voha由基HO“+H1+e=

2、H2O2.80臭氧O3+2H+2e=H2O+O22.07过氧化氢HO+2H"+2e=2H1O1.77高镒酸根MnO4~+8H+5e=Mn2+4H.O1.52二氧化氯C1O2+e=Cl+O21.50氯气Cg+2e=2C11.30表2各种氧化剂氧化能力对比(C1,设定为1.0)氧化剂相对氧化能力(Cb=1.0)氟2.23OHfl由基2.06原子氧1.78过氧化氢L31高铭酸根1.24二氧化氯1.15氯气1.00由表可知，如果利用％基白由基氧化效杲会非常好。2•各种氧化技术1)光化学氧化法由于反应条件温和、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展，但由于反应条件的限制，光化学法处理有机物时会产生

3、多种芳香族有机屮间体，致使有机物降解不够彻底，这成为了光化学氧化需要克服的问题。光化学氧化法包括光激发氧化法(如03/UV)和光催化氧化法(如Ti02/UV)o光激发氧化法主要以03、H202、02和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生・OH；光催化氧化法则是在反应溶液屮加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光的照射下产生・OH,两者都是通过・OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。光化学技术只适用于低浓度污染物的治理。比较实用的UV/氧化剂氧化技术主要包括UV/H2O2和UV/O3两种。uv/H2o2紫外光分解过氧化氢的机理如下：hvH2O2HO。HO0+H2O:HOO。+H2O该系统的特

4、点为：氧化剂利用率高；氧化效果基本不受PH值的影响；反应速率较慢，且需要紫外光源，反应装置较为复杂。UVA)3机理为：在水中。3在UV的作用下产生日2。29比。2再在UV的作用下或的作用下生成。OH自由基。O3+hv+H2O——H2O2+02H’O,+h»2。OHH?O?+20：»2。OH+30?光照射使半导体粒了价带上的电了•激发到导带，形成导带上的自由电了，具有强还原性，在价带留有空穴，具有强氧化性。TQ为例,Ti02+h»q：b+h；Bhv-B+H2O»。OH+HU；b+OH>°OH£+02*°2°2O2°~+2ILO>H2O2+2OH~+02H,O?+$―»0H~+。OH2)催

5、化湿式氧化法催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123V〜320°C)、高压(0.5〜10MPa)和催化剂(氧化物、贵金属等)存在的条件下，将污水屮的有机污染物和NH3・N氧化分解成C02、N2和H20等无害物质的方法。湿式催化氧化法由于反丿、'、Z条件温和、设备简单、耗能低等特点而受到青睐。它适用于治理焦化、染料、农药、卬染、石化、皮革等工业屮产生的含高浓度COD或高浓度难生物降解化合物（如氨氮、多环芳烧、致癌物）的有机废水。目前，该技术只有少数发达国家实现了工业应用。见图1.尾气表催化湿式氧化反应装置流程WCAO屮使用的催化剂根据存在状态的不同，可分为均相催化剂和非均相催化剂两大

6、类。非均相催化剂即固体催化剂具有活性高、易分离、稳定性好等优点，目前已成为湿式氧化技术研究的热点。在多相催化屮，贵金属催化剂以其活性高、寿命长、适应性强等特点而广泛应用于催化湿式反应。研究开发高效廉价的非贵金属固态催化剂以降低能耗和成木是WCAO研究领域的又一个重要课题。国内WCAO尚处于产业化阶段，作为国家“十五”期间环保重点攻关项目，目前仅有少数儿套催化湿式氧化设备，并且大部分为口木大阪煤气公司的技术。3）超声波氧化超声波高于2OHz吋有方向性，由疏密相间的纵波组成。其去除机理主要为“牛空化”，频率在15kHz〜1MHz的声波，作用于液体时，液体中产生大量气泡，即■声空化泡・。声空

7、化泡在超声波作用下被激化以致崩溃，在微小的区域内瞬间高温高压。在此环境屮泡内水，空气和水屮溶解氧发生裂解，生成大量强氧化性自由基。应用性好，与其他丁艺联用发展潜力大。4）臭氧氧化法臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其屮氏接反应是指臭氧与有机物右•接发生反应，这种方式具有较强的选择性，一般是进攻具有双键的有机物，通常对不饱和脂肪坯和芳香泾类化合物较有效；间接反应是指臭氧分解产生OH,通过・0H与有机物进行氧化反应，这种方式不具