高级氧化法综述.ppt

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1、ChemicalEngineeringJournal284(2016)582–598题目Hydroxylradicalsbasedadvancedoxidationprocesses(AOPs)forremediationofsoilscontaminatedwithorganiccompounds:Areview作者：MinCheng,GuangmingZeng,DanlianHuang,CuiLai,PiaoXu,ChenZhang,YangLiu摘要高级氧化技术是对土壤的污染整治与去除难除去有机化合物方面的一种有前途的技术。本文综述了高级氧化技术处理被农药，多环芳香烃（

2、PAHs），多氯联苯，多氯联苯（PCBs）和总石油烃（TPHs）污染的土壤修复的应用概况。包含四类高级氧化技术：Fenton工艺，TiO2光催化的，等离子体氧化和臭氧氧化的优缺点进行了讨论。本文重点研究了两个典型的技术Fenton氧化和TiO2光催化。以及螯合剂，表面活性剂等与传统的高级氧化与其他技术的组合使用（例如，生物修复，土壤清洗）的技术，其效果可以很好的提高高级氧化法对被污染土壤性质的治理效果。1.引言土壤是人类赖以生存的主要资源之一，如今大量使用农药和化肥不断破坏农田土壤，有害污染物的排放，工业废水和垃圾渗滤液已经造成严重的土壤污染。政府现在已经认识到有机污染物，如

3、杀虫剂，多环芳烃化合物（PAHs），多氯联苯（PCBs）和总石油烃（TPHs）对人类健康和环境的潜在危险并给予高度重视。为了以保护人类健康和实现可持续发展，治理污染的土壤已成为政府和公众的共同目标。土壤的修复技术一直以来有着大量的相关研究在进行，其中化学氧化法具有快速治理或预处理土壤污染的优势与清除降解有毒和难生物降解有机化合物的能力。高级氧化技术在这方面具有着诸多优势。高级氧化的优点在于所有的化学和生物过程是完全环保的。高级氧化能够降解几乎所有的类型的有机污染物，并将其转化成无害的产物，并且几乎都是靠生产活性的羟基自由基（2·OH）来启动一系列氧化反应生成最终的矿化产品CO

4、2和H2O。2.高级氧化过程高级氧化技术是最常用的：（ⅰ）Fenton氧化，（ⅱ）光催化，（ⅲ）等离子体氧化，（iv）臭氧化。2.1Fenton氧化Fenton反应可以在室温下和标准大气压下进行;然而由于铁离子（Fe2+和Fe3+）和H2O2的因素，该反应十分依赖于pH值，Fenton反应的最适pH值在3左右，略有下降或上升pH值就会大幅降低系统的效率。为了克服此限制，Fenton反应需要被改进为适用范围扩展到pH值是在接近中性的条件下的本地土壤中能够进行的情况。近阶段使用螯合剂改进的Fenton试剂引起了诸多研究者的兴趣。近年来的相关研究表明，通过Fenton氧化的有机污染

5、物的降解率可以有效地通过波长值高于300纳米的紫外可见（UV-VIS）光照射在来进行促进。式（5）和（6）被称为光Fenton（或光辅助Fenton）反应。然而注意的是，应用光电Fenton工艺要求严格控制pH值。有一个电辅助Fenton反应用于土壤修复的技术引起了诸多研究者的兴趣。在电Fenton中，低强度的直流电是跨越植入地面上的每个侧电极对施加被污染的土壤施加电压。与此相对应得经典的Fenton处理，过氧化氢是在含有O2或空气馈送的阴极产生的。如图所示在方程（8）其中M表示所述阳极材料。电Fenton过程是一个绿色的处理方案，没有任何污泥产生。此外，不需要投放铁，因为铁

6、可以直接从土中提取。因此改性Fenton比普通Fenton处理更受青睐。图3Fenton分解有机物示意图2.2光催化它利用半导体金属氧化物催化剂在过去的四十年里得到广泛研究。许多半导体，例如二氧化钛，氧化锌，硫化镉，GAP，WO3和NiO等，经测试，作为光催化剂二氧化钛在锐钛矿型是最合适的一个。具有如高光活性，化学惰性，无毒，成本低，容易获得等优点。半导体分子含有占据价带具有稳定的能量电子。传导带的二氧化钛（锐钛矿）的带隙为3.2电子伏特，波长是约400nm。光催化的启动程序反应：（9）~（14）普通二氧化钛的带隙（3.2eV）需要紫外光照射来激活光反应。然而光到达地球表面的

7、只有约4-5％是紫外线和45％是可见光。因此，如果想利用太阳光线将被用作能量源，能量需求不足会严重阻碍反应的进行过程。为了改变这一困境，曾经有研究成功的拓展二氧化钛的光响应部分可通过将附加组件引进TiO2晶格结构从而使光催化更加容易的技术。该研究对水和空气的净化，并一直公认的最有前途的环境整治中的一个技术。然而，光降解土壤中的污染物的过程是更复杂的，因为它可能受许多因素，如光吸收特性，腐殖物质含量和含水量等一系列因素影响。图4.通过TiO2光催化分解有机污染物示意图。2.3等离子体氧化与臭氧等离子体氧化