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1、云南环境科学2006,25(增刊):151-155CN53-1093/XISSN1006-947X高级氧化技术处理有机废水探讨王代平,胡海修,胡立(后勤工程学院,重庆400041)摘要:探讨了高级氧化技术的特点和机理,介绍了以O3、H2O2、TiO2为基础的典型高级氧化技术的应用情况,高级氧化技术可有效处理水中难降解的污染物,在水处理中具有广阔的发展前景。关键词:高级氧化技术;有机废水;废水处理中图分类号:X70311文献标识码:A文章编号:1006-947X(2006)增刊-0151-05高级氧化技术(Advance
2、dOxidationProcesses,H2O2。除了加成反应外,O3还可以进攻具有最低[2]简称AOP)是一种新的有效处理难降解有机废水键能的键,使其断裂。在水中O3生成·OH主的化学氧化技术,利用复合氧化剂或光照射等催化要有以下3种途径:①O3在碱性条件下分解生成途径产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),·OH;②O3在紫外线光的作用下生成·OH;③·OH具有以下特点:①氧化能力强,·OH的标O3在金属催化剂的催化作用下生成·OH。准电极电势(2180V)仅次于氟(2187V),是一111O3/H2O2工艺种氧化
3、能力极强的氧化剂;②反应速率常数大,·Kuo、Duguet、Glaze等研究了O3/H2O2工艺过OH非常活泼,与大多数有机物反应的速率常数在程,在降解废水中的有机污染物时发现,污染物的610-1-1[1]10～10mol1L1S;③它是一种物理———化降解速率比单一氧化剂臭氧或过氧化氢显著加快。学处理过程,选择性小,与反应物浓度无关,很容O3/H2O2体系在饮用水处理中应用最广泛,其操作易加以控制,满足各种处理要求;④寿命短,·简单,只需要向臭氧反应器中加入过氧化氢即可,OH寿命极短,在不同的环境介质中,其存在时间其
4、反应机理如下:-4有一定的差别,一般小于10s;⑤反应条件温自由基诱发过程:--和,处理效率高,节约能耗;⑥羟基自由基是高级O3+OH→HO2+O2(1)-+氧化过程的中间产物,作为引发剂诱发后面的链反H2O2HO2-+H(2)--应发生,对难降解的物质特别适用;⑦几乎无选择O3+HO2→·OH+O2+O2(3)地与废水中的任何有机污染物反应-+,彻底地氧化分HO2·O2+H(4)解为二氧化碳、水或矿物盐,使有机污(废)水自由基·OH一旦产生,下面的传播过程(链反的COD值大大降低的同时不会产生新的污染;同应)发生:时
5、,·OH还具有杀灭细菌防腐保鲜的功效。O3+·OH→HO2·+O2(5)在水处理领域中研究的高级氧化过程主要是以--O3+O2→O3+O2(6)O3、H2O2和TiO2为基础的工艺过程,本文将探讨O-+H+→·OH+O(7)32以这3种物质为基础的典型高级氧化技术。HO-+·OH→HO·+OH-(8)221以O3为基础的高级氧化技术O-+HO→·OH+OH-(9)2O3氧化法处理水中有机物是有选择性的,它H2O2+·OH→HO2·+H2O(10)取决于水中的组分,通常对不饱和脂肪烃和芳香烃链的终止反应为:类化合物比较有
6、效,由于这类物质具有偶极性结·OH+HO2→H2O+O2(11)构,O3通过1,3偶极环上的加成作用,反应生成也存在下面的平衡:臭氧化物。在水中臭氧化物分解为两性离子和羧基HOOH-+H+(12)2化合物,不稳定的两性离子进一步分解产生羧基和根据以上机理,作者在StoppedFlow光谱仪反[3]应器中用实验验证了上述动力学模型。若溶液收稿日期:2006-03-03中存在污染物,它会和·OH自由基以及臭氧发生作者简介:王代平,男,硕士研究生,从事水处理研究工作。反应:—151—云南环境科学第25卷增刊2006年6月P(
7、污染物)+·OH→产物或中间物(自由用技术。基反应)(13)113O3/金属催化剂工艺P(污染物)+O3→产物或中间物(直接臭氧又称金属催化臭氧化,主要是以固体状的金属化反应)(14)(金属盐及其氧化物)为催化剂,加强臭氧化反基于上述反应机理推导出的动力学模型为:应。SokratovaNB等用O3/UV、O3/电解、O3/催-d[O3]/dt={k1+a(1+k5[O3]/b)化剂3种方法处理焦化废水时得出最有效的是O3/-[H2O2]}[O3][OH](15)催化剂工艺,其中最活泼的催化剂是铜化合物以及-d[P]/d
8、t=a{k13+[P]/b}[O3]铜、锰、锌、钙的混合物。-[H2O2][OH](16)人们对催化O3分解的金属催化剂进行了大量常数a为:的研究,冀小元等用金属催化臭氧化法处理吐氏酸a=2k3K2K12(17)废水,结果表明,过渡金属氧化物中Ni2O3与b的表达式为:MnO2是具有较高催化活性的组分,Cu、Fe等金属-b=K5[
