高級(jí)氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水研究進(jìn)展

賀祎 龔坤(.陜西化建工程有限責(zé)任公司， 楊陵 700； .長(zhǎng)安大學(xué)， 西安 70054)

有機(jī)廢水來(lái)源廣泛，排出濃度高于2000mg/L，成分復(fù)雜,大部分不易被降解。一旦有機(jī)污染物在土壤、地下水中積累，會(huì)給整個(gè)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重威脅。

常用處理有機(jī)廢水的方法有沉淀法、吸附法、生物法、化學(xué)法等，這些方法都有各自優(yōu)勢(shì)，同時(shí)存在著缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物徹底的清除，需要尋求更好的處理有機(jī)廢水的方法，最為顯著的是高級(jí)氧化技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵是產(chǎn)生活性自由基，進(jìn)而對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解，得到CO2和H2O等小分子物質(zhì)。高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)有機(jī)污染物的氧化能力強(qiáng)、降解速度快、處理過(guò)程溫和。因此，高級(jí)氧化技術(shù)越來(lái)越得到研究人員的重視。

1 高級(jí)氧化技術(shù)

(1)濕式氧化法 濕式氧化技術(shù)中的氧化劑為氧氣，在高溫高壓下將有機(jī)污染物大分子進(jìn)行氧化分解，生成二氧化碳和水等小分子物質(zhì)。該技術(shù)分為氧氣從氣相到液相的傳質(zhì)過(guò)程以及有機(jī)污染物的氧化過(guò)程兩個(gè)階段。

(2)臭氧高級(jí)氧化 O3的氧化還原電位較高(2.07V)，在殺菌消毒、有機(jī)物的脫色除臭等方面具有很大優(yōu)勢(shì)。將其他水處理技術(shù)和O3進(jìn)行組合為臭氧高級(jí)氧化技術(shù)，其機(jī)理是產(chǎn)生羥基自由基(·OH)，隨之誘發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

(3)超臨界水氧化 水在超臨界狀態(tài)下，密度低，氫鍵的量急劇降低，特點(diǎn)是介電常數(shù)低、擴(kuò)散性高、傳輸能力強(qiáng)。有機(jī)物和氧氣在同一相中的溶解度極高，有機(jī)物極易被氧化，優(yōu)點(diǎn)是氧化反應(yīng)的進(jìn)行不受相轉(zhuǎn)移的限制。

(4)光化學(xué)氧化 利用電磁譜中波長(zhǎng)0.10～0.4微米的紫外光輻射，可強(qiáng)化氧化多種有機(jī)物。其原理為經(jīng)紫外光照射的有機(jī)物分子吸收高能光子后變成激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的分子在回到基態(tài)的過(guò)程中，形成離子或活性自由基。這些離子或活性自由基再將有機(jī)物氧化，使得其礦化為小分子物質(zhì)。

2 催化-高級(jí)氧化協(xié)同技術(shù)

催化劑的加入會(huì)在加速氧化反應(yīng)進(jìn)程的同時(shí)增強(qiáng)氧化能力，二者展現(xiàn)出了較好的協(xié)同作用，特別適用于高濃度、成分復(fù)雜、難降解有機(jī)廢水，因而近年來(lái)發(fā)展較好。

(1)催化濕式氧化 催化濕式氧化主要是將催化劑加入到濕式氧化法中，催化濕式氧化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于催化劑的加入，保證了其操作條件比濕式氧化法更為緩和，且處理效率更高，因此，催化濕式氧化的設(shè)備和運(yùn)行的成本更低。

(2)Fenton氧化和Fenton-like氧化 Fenton氧化在處理濃度高、難降解、毒性大的有機(jī)廢水具有很大優(yōu)勢(shì)。Fenton法的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、反應(yīng)條件溫和。在常溫常壓下便可通過(guò)Fe2+催化H2O2，產(chǎn)生·OH，它的氧化性極強(qiáng)。

除此之外，在研究過(guò)程中出現(xiàn)了很多的Fenton-like法。Fenton-like也就是用非Fe2+作為催化劑，例如Fe3+、FeO、Fe3O4、Cu、Mn、Zn等離子或氧化物，都實(shí)現(xiàn)了Fenton氧化的效果，達(dá)到了濃度高、難降解、毒性大有機(jī)廢水的低值、環(huán)保技術(shù)降解。

(3)光催化 Carey等人在1976年發(fā)現(xiàn)TiO2在紫外光的照射下可以降解極難降解的多氯聯(lián)苯，除TiO2之外研究人員開(kāi)發(fā)出了如CdS、ZnO等其他物質(zhì)作為光催化劑。該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了非均相反應(yīng)，TiO2催化劑可有效的回收且二次利用，完成了低濃度有機(jī)廢水的有效去除。

3 紫外光增強(qiáng)的高級(jí)氧化技術(shù)

紫外光的優(yōu)勢(shì)是清潔綠色、無(wú)二次污染，應(yīng)用時(shí)可以直接分解有機(jī)污染物，也可以與常用的氧化劑聯(lián)合催化劑形成種類更多的高級(jí)氧化技術(shù)。

(1)紫外光光解 紫外光技術(shù)(UV)的關(guān)鍵技術(shù)因素是紫外光的照射，其機(jī)理是紫外光的高能使有機(jī)污染物的化學(xué)鍵斷裂或者分子結(jié)構(gòu)發(fā)生異構(gòu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的降解作用[1]。UV的優(yōu)勢(shì)是無(wú)二次污染，缺點(diǎn)是降解有機(jī)物所需時(shí)間較長(zhǎng)、處理對(duì)象種類有限、能耗高。

(2)UV/H2O2UV/H2O2是將UV和H2O2聯(lián)合起來(lái)處理有機(jī)污染物的技術(shù)，在UV的高能處理?xiàng)l件下，加上·OH的強(qiáng)氧化能力，更容易將有機(jī)污染物徹底氧化分解。由于其氧化產(chǎn)物只有CO2和H2O等無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)，無(wú)二次污染。

(3)UV/O3將UV和O3聯(lián)合技術(shù)氧化性強(qiáng)于任何單獨(dú)的一種，而且降解有機(jī)物的范圍擴(kuò)大，同時(shí)可以有效滅殺細(xì)菌、病毒等。UV/O3的機(jī)理為O3在UV照射下，產(chǎn)生O·再與水反應(yīng)生成·OH 等，這些具有強(qiáng)氧化能力的自由基能進(jìn)一步對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解作用。

4 結(jié)語(yǔ)

利用高級(jí)氧化技術(shù)在處理有機(jī)污染物具有很好前景，在未來(lái)的研究上，可以增強(qiáng)對(duì)多種高級(jí)氧化技術(shù)的聯(lián)合使用，也可以將研究重點(diǎn)放在對(duì)高級(jí)氧化技術(shù)的反應(yīng)器的研究上。

[1]Lee H,Shoda M.Removal of COD and Color from Livestock Wastewater by TheFenton Method[J].J.Hazard.Mater.,2008,153:1314-1319.

[2]王宏志，侯志廣，趙曉峰,等.五氟磺草胺的光解特性研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2013,38(7):23-25.