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1、深度氧化一、兴起水源水污染日益加重给水处理带来越来越大的压力和困难。传统水处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)不仅不能有效地除去水中的有机污染物,而且在处理后产生新的毒性很大的消毒副产物(如THMs)。在传统工艺基础上改进消毒工艺,如二氧化氯、高锰酸钾、臭氧消毒,虽然相比较而言能有效地除去有机污染物,减少THMs的生成,但却产生新的消毒副产物；而吸附技术(如GAC,PAC)对THMs,尤其是其中的三氯甲烷除去效果并不理想。膜技术(如MF,UF,NF,RO和ED)给水处理带来了新的曙光,其对有机污染物有有效去除倍受人们关注,但膜技术在水处理中的风险难以评价,
2、而且存在较为严重的资源浪费和弃液的2次污染与处理,在短时间内膜技术难以普遍推广。寻求新的高效快速无污染水处理技术成为当今水处理的热点,深度氧化技术(AdvancedOxidationProcesses)就是在这样的背景下脱颖而出的.深度氧化技术是相对常规氧化技术(氯气、二氧化氯、高锰酸钾、臭氧、过氧化氢)而言的。所谓深度氧化技术是指在水处理过程中充分利用自由基(如OH)的活性,快速彻底氧化有机污染物的水处理技术。其特征就是有大量自由基的生成和参与,反应速度快而且彻底,并且不会产生类似和THMs和HAAs那样的消毒副产物(DBPs)。二、简介深度氧化技术(
3、AdvancedOxidationProcesses,简称AOP)是近年来发展起来的水处理新技术,其特征是充分利用自由基(如OH)对水中的微量有机污染物进行快速而彻底地氧化,而且反应后一般不会留下类似氯气消毒所产生的消毒副产物。AOP技术代表了水处理的1个发展方向。从机理上,深度氧化技术可以分为化学氧化和光化学氧化2大类。化学氧化——1、湿气氧化法(WetAirOxidation,WAO)所谓湿气氧化法,就是将含有有机微污染物的水在高温(175～325℃)和高压条件下与空气反应,以去除水中有机物。在湿气氧化过程中,O2快速地从气相进入气液界面和液相之中,
4、并产生OH自由基。在较高温度条件下,有机质实际上是被近乎完全氧化,如99.9%的酚和氯酚能在1h内氧化去除。降低温度则产生短链有机酸。在260℃,0.6MPa条件下,TOC和COD的去除率分别为77%和91%；温度升高到320℃,去除率则分别上升到94%和99%。在湿气氧化反应中,乙酸和1-3-二硝基甲苯是中间产物(mg/L级水平)。经过湿气氧化法处理,水的微生物降解性能提高。湿气氧化法的缺点是:在较高温度条件下,反应器较易腐蚀,该技术缺乏适当的低温催化技术。2、电化学氧化(ElectrochemicalOxidation)在强电场的作用下,水中有机物发
5、生直接氧化或通过电化学中间产物,如HOCl,间接氧化而达到除去有机物的目的。电化学氧化的优点在于,整个过程仅需要电流作用,而不需向水中加入任何化学试剂,而且反应在室温条件下即可进行。缺点是当水中溶解物质浓度太低时,反应较慢；此外,电极材料较昂贵。在欧洲,电化学氧化法在水的消毒和有害废弃物的处理等方面有越来越多的应用。3、超临界氧化(SupercriticalWaterOxidation,SCWO)当水的温度和压力超过其临界点(374.2℃和22.1MPa)时,水有很强的溶解能力,大多数有机化合物和气体(如O2)都能在超临界水中大量溶解。气体与溶质之间的传
6、质过程不再受到气液界面的限制。在超临界流体中,水、O2和有机物生成活性很强的自由基(OH、O和H),有机物的杂环被打开,在自由基作用下氧化形成酸,这些酸在氧化后加入碱即可析出。另一方面,不同自由基之间可发生二聚作用,如酚在超临界流体中被氧化可能是由单分子自由基化形成引起的:C6H5OHC6H5O(1)O2O.+O.(2)H2OOH.+H.(3)也可能是由2个分子之间反应引起的:C6H5OH+O2C6H5O.+HOO.(4)H2O+O2HOO.+OH.(5)研究表明,超临界氧化对水中的醇类、酚、氯酚、苯和二硝基甲苯都有较好的去除作用。在550～650℃,有
7、机物的氧化速度很快,1min内99.99%。1、O3/H2O2氧化O3和H2O2可以分别作为强氧化剂(E°分别为2.07V和1.77V)。单独使用O3或H2O2时,有多种反应途径,反应产物难以控制。O3和H2O2联合时则形成一些新的自由基,这些自由基与AOP技术中的原子有很强的反应能力。O3和H2O2可以形成环链式反应(图1)。图1O3和H2O2联合氧化有机物的反应途径图1中RH代表能形成过氧化物自由基(HRO2.)的有机化合物。HRO2.的形成能减少过氧化物的生成,取而代之的是与O3快速反应生成OH.自由基,OH.参与链式反应,破坏更多的有机物。O3和
8、H2O2联合使用对有机物有很强的去除能力,而且可有效地氧化单独能力使用O3所不能
