高级氧化技术

高级氧化技术

Advanced Oxidation Process

摘要：随着我国国民经济的快速发展，高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。高级氧化法（Advanced Oxidation Process,简称AOPs）可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，具有很好的应用前景。

关键词：高级氧化技术；臭氧氧化；湿式氧化；污水处理

Abstract: With the rapid dev elopment of our country’s national economy, the high-concentration organic wastewater has been threatening precious water resources in our country. However, a new technology called Advanced Oxidation Process (short for AOPs) is able to improve the biodegradability of the wastewater through mineralizing or oxidizing it. Additionally, it has the advantage over handling environmental hormone mimic and the other micro harmful chemicals. So that, AOPs has a very good application prospect.

Key words: Advanced Oxidation Process, Ozone Oxidation, Wet Oxidation, Wastewater Treatment.

一、高级氧化的概述

目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。然而

O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。1987年Gaze等人提出了高级氧化法（Advanced Oxidation processible, 简称AOPs)，它克服了普通氧化法存在的问题，并以其独特的优点越来越引起重视。

1.高级氧化的过程

Glaze等人将水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，用于水处理则称为AOP法。典型的均相AOPs过程有O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/Fe2+(Fenton试剂）等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种AOPs过程，另外某些光催化氧化也是AOP过程。

2.高级氧化的特点

近几十年来，国内外在难降解持久性有机污染废水处理方面开展了较多的研究，高级氧化法以其巨大的潜力以及独特的优势在过去二十多年中脱颖而出，与其它传统水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：

（1）产生大量非常活泼的HO•自由基，其氧化能力（2.80V）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；

（2）反应速度快，多数有机物与羟基自由基的氧化速率常数可达106~109M-1S-1；（3）HO•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；

（4）由于它是一种物理-化学处理过程，反应条件温和，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；

（5）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；

（6）操作简单，易于设备化管理。

3.高级氧化的分类

化学氧化技术

化学氧化技术是各种高级氧化技术的基础，它是使用化学氧化剂将污染物氧化成微毒、无害的物质或转化成易处理的形态，常用的化学氧化剂包括：H2O、O3、CLO2、K2MnO和K2FeO4 等。化学氧化技术主要用于水处理领域，在有机废水治理中也得到一定应用。

1）催化氧化技术

催化氧化技术是在各种氧化技术中有选择性地引入催化剂，提高氧化速率，缓和反应条件，特别适于处理难降解和高浓度有机污染物。著名的Fenton 技术就是催化技术成功应用的一个典范。催化氧化技术在气态污染物处理方面主要有机动车尾气净化、SO2/NOx 废气催化净化、有机废气催化燃烧等，在液态污染物处理上主要有催化湿式氧化技术、催化超临界水氧化技术等。

2）湿式氧化技术

湿式氧化技术是指在高温高压下，以空气中的氧为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无机物或小分子有机物的化学过程，包括均相湿式催化氧和非均相湿式催化氧。

湿式氧化技术应用范围广，处理效率高，几乎可无选择性地氧化各类高浓度有机废水，特别是毒性大、常规方法难降解的废水，因而，在废水处理方面得到广泛应用与发展。目前主要领域有造纸废水、氰化物废水、农药等工业废水。

3）超临界水氧化技术

超临界水氧化技术是指在谁的超临界状态下，将废水中的有机污染物去除的方法。它是湿式空气氧化技术的强化和改进，同样是以水为液相主体，以空气中的氧为氧化剂，于高温高压下反应。超临界水是有机物和氧的良好溶剂，有机物在富氧超临界水中进行均相氧化，其反应速度很快，在400~600℃下，几秒钟就能将有机物的结构破坏，反应完全、彻底，使有机碳、氢完全转化为二氧化碳和水[1]。

4）电化学氧化技术