水处理-高级-氧化技术的应用

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1、水处理中高级氧化技术的应用高级氧化技术定义高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses)定义为氧化过程中可产生大量的羟基自由基，利用具有很高的氧化还原电位的羟基自由基（E0=+2.80~4.06V）氧化水中大分子的有机物，实现高效的氧化处理。高级氧化技术又称为深度氧化技术。比较：臭氧的氧化电位E0=+2.06V发展历史1894年，Fenton发现Fe2+和H2O2混合可以产生HO•自由基，HO•自由基通过电子转移等途径可使水中的有机污染物氧化成二氧化碳和水，从而降解有害物。20世纪70年代，Prengle和Cary等率先发现光

2、催化可以产生HO•自由基。Hoigné认为高级氧化方法及其作用机理是通过不同途径产生HO•自由基的过程。HO•自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应，攻击水体中的各种有机污染物，直至降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。因此，可以说高级氧化技术是以产生HO•自由基为标志。技术特点产生大量非常活泼的HO•自由基，其氧化能力仅次于氟(2.87V)，HO•自由基是反应的中间产物，可诱发后面的链反应，HO•自由基的电子亲合能为569.3KJ，可将饱和烃中的H拉出来，形成有机物的自身氧化，从而使有机物得以降解，这是各类氧化剂单独使用都不能做到的；反应速度快；H

3、O•自由基无选择直接与废水中的自由基反应将其降解为二氧化碳、水和无机盐，不会产生二次污染；通常对温度和压力无要求，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降解10-9级的污染物；它既可作为单独处理，又可以与其它处理过程相匹配，如作为生化处理的前、后处理，可降低处理成本；操作简单，易于设备化管理。光化学氧化及光催化氧化光化学氧化法是在紫外光作用下进行的反应过程，自然环境中的部分近紫外光（290～400nm）极易被有机污染物吸收，在有活性物质存在时发生强烈的光化学反应，从而使有机物降解。光化学氧化法按其激发态的产生方式可分为直接光降解和间接光降解，目前

4、应用较多的是以催化剂为特征的间接光降解。催化剂常用TiO2。光催化氧化法在水处理中的应用Fujishima和Honda于1972年首先发现了TiO2在光照条件下可将水分解为H2和O2之后，这一技术被迅速的应用于废水处理之中，已有大量研究者证明众多难降解的有机物在光催化氧化的作用下可得到有效的去除或降解。1976年Cary等人报道了在紫外光照射下，纳米TiO2可使难降解的有机化合物多氯联苯脱氯后，纳米TiO2光催化氧化法作为一种水处理技术就引起了各国众多研究者的广泛重视。至今，已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过TiO2迅速

5、降解，特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，这种技术有着明显的优势。目前，国内外对于光催化的基础理论和实践应用方面的研究工作已有大量报道，但是有关TiO2光催化用于水污染治理方面的研究大多只停留在证实过程的可行性水平上。芬顿试剂法芬顿试剂于1894年由Fenton发现并应用于苹果酸的氧化，其实质是二价铁离子（Fe2+）和双氧水之间的链式反应催化生成HO•自由基，基本作用原理如下：Fe2++H2O2→Fe3++HO•+OH-Fe3++H2O2→Fe2++HO2•+H+HO2•+H2O2→O2+H2O+HO•RH+HO•→R•+H2OR

6、•+Fe3+→R++Fe2+R++O2→ROO+→CO2+H2O上述系列反应中，HO•自由基与有机物RH反应生成游离基R•，R•进一步氧化生成CO2和H2O，从而使废水的COD大大降低，在废水pH调至碱性并有O2存在时，还会发生下列反应：Fe2++1/2O2+H2O+OH-→Fe(OH)32Fe3++3H2O2+2H2O→2H2FeO4+6H+2H2FeO4+3H2O2→Fe(OH)3+2H2O+3O2在一定酸度下，Fe(OH)3以胶体形态存在，具有凝聚、吸附性能，可除去水中部分悬浮物和杂质。Fenton试剂在被用于处理饮用水中的4种三卤甲烷的动力

7、学研究中发现：对不同浓度的溴仿，当pH值=3.5时H2O2和Fe2+的最佳摩尔浓度比为3.7-1.9。不同起始浓度的溴仿在3min时降解率达65-85%，降解机理符合准一级动力学。Sheng等对两种阴离子表面活性剂ABS和LAS的去除实验表明，该体系的最佳运行条件90mg/LFeSO4、60mg/LH2O2、pH值为3左右，运行50min后对ABS和LAS的去除率均达95%以上。芬顿试剂法类芬顿试剂法Fe2+/UV/H2O2该氧化系统实质上为芬顿试剂与紫外光照的结合，也被称为光照芬顿法。研究表明，利用波长大于300nm的紫外-可见光可明显提高芬顿试

8、剂降解有机物的速率。该过程具有以下优点：Fe2+在反应中得以再生，从而降低了Fe2+的用量并保持了过氧化氢较高的利用率；此