高级氧化技术
高级氧化技术
1.高级氧化技术的定义：利用强氧化性的自由基来降解有机污染物的技术，泛指反应过程有大量羟基自由基参与的化学氧化技术。
其基础在于运用催化剂、辐射，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(一般为羟基自由基，·OH)，再通过自由基与污染物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化。
·OH反应是高级氧化反应的根本特点2.高级氧化方法及其作用机理是通过不同途径产生·OH自由基的过程。
·OH自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应，攻击水体中的各种有机污染物，直至降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。
可以说高级氧化技术是以产生·OH自由基为标志3.高级氧化技术有什么特点？1）反应过程中产生大量氢氧自由基·OH2）反应速度快3）适用范围广，·OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染4）可诱发链反应5）可作为生物处理过程的预处理手段,使难以通过生物降解的有机物可生化性提高,从而有利于生物法的进一步降解;6）操作简单,易于控制和管理4.·OH自由基的优点1）选择性小，反应速度快；2）氧化能力强；3）处理效率高；5）氧化彻底5.高级氧化技术分为哪几类？1)化学氧化法：臭氧氧化/Fenton氧化/高铁氧化2）电化学氧化法3）湿式氧化法：湿式空气氧化法/湿式空气催化氧化法4）超临界水氧化法 5）光催化氧化法6）超声波氧化法7）过硫酸盐氧化法6.自由基与污染物反应的四种主要方式:氢抽提反应、加成反应、电子转移、（氧化分解）。
自由基反应的三个阶段：链的引发、链的传递、链的终止自由基反应具有无选择性，反应迅速的特点。
7. 产生羟基自由基的途径：Fe2+/H2O2、 UV/H2O2、 H2O2/O3、 UV/O3、UV/H2O2/O3、光催化氧化（TiO2光催化氧化反应机理:产生空穴和电子对），对有机物降解速率由快到慢依次为UV-Fenton、 Fenton、 O3/US、O3、O3/UV、UV/H2O2、UV。
12种高级氧化技术
12种高级氧化技术
1、臭氧氧化法：利用臭氧（O3）进行氧化反应，处理工艺污染
物的有效性很高。
2、脱溴的氧化法：工艺污水中的挥发性有机物通过添加脱溴剂，形成
有机酸，然后利用活性氧氧化反应来去除。
3、活性炭吸附氧化法：利用活性炭对污染物吸附后，再用氧化剂氧化
来达到净化目的。
4、臭氧-活性炭联合处理：采用活性炭和臭氧联合处理，可以有效去
除水中有机污染物。
5、光催化氧化法：利用可见光引起的光催化反应去除水中有机污染物。
6、水热氧化法：利用水热反应氧化，对于微量的有机物有很好的处理
效果。
7、气相自由基氧化法：利用空气中的自由基氧化剂作用于有机物，从
而去除水中的有机成分。
8、激光氧化法：利用激光的能量使水中的有机物氧化反应而分解掉。
9、高压氧气技术：有机物被高压氧气作用，使其分解，从而达到处理
污染物的目的。
10、电化学氧化法：利用微弱电流作用于污染物，使其发生氧化反应
而被氧化分解。
11、超高温氧化：利用高温的气态氧化反应，有效处理污染物，是一
种快速的技术。
12、臭氧/过氧化氢混合处理：利用臭氧和过氧化氢的混合反应，可以
有效去除水中的有机污染物。
主流的高级氧化技术原理及优缺点
主流的高级氧化技术原理及优缺点
一、原理
高级氧化技术是一种通过产生强氧化剂来氧化降解有机物的方法。
其基本原理是利用高压电、紫外线、超声波等能量形式，将水分子分解产生羟基自由基（·OH）等强氧化剂，这些强氧化剂可以与有机物发生氧化反应，将其降解为无害的物质。
高级氧化技术根据其能量形式的不同，可以分为电化学氧化法、光化学氧化法、超声波氧化法等。
其中，电化学氧化法是最常用的一种，其原理是通过电解水产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。
光化学氧化法则利用光能将水分子分解产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。
超声波氧化法则利用超声波的能量将水分子分解产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。
二、优缺点
1.优点
（1）高效性：高级氧化技术可以快速有效地降解有机物，处理效率高。
（2）广谱性：高级氧化技术可以处理多种类型的有机物，包括难降解的有机物。
（3）环保性：高级氧化技术使用的是强氧化剂，可以将有机物降解为无害的物质，不会产生二次污染。
（4）灵活性：高级氧化技术可以根据不同的处理需求，选择不同的能量形式和操作条件。
2.缺点
（1）成本高：高级氧化技术需要使用高压电、紫外线、超声波等设备，设备投资和维护成本较高。
（2）处理难度大：对于某些难降解的有机物，高级氧化技术的处理效果可能不够理想。
（3）副产物问题：高级氧化技术产生的羟基自由基等强氧化剂可能会与水中其他物质发生反应，产生新的副产物。
（4）操作要求高：高级氧化技术的操作要求较高，需要专业的技术人员进行操作和维护。
高级氧化技术名词解释
高级氧化技术名词解释高级氧化技术又称为高温焚烧技术，主要是通过将污染物质在高温下直接氧化为二氧化碳和水。
高级氧化技术可适用于任何成分复杂、温度范围宽的有机废气。
①气氛控制与调节装置：保证燃烧产生的热量以一定的气体状态进入反应器内。
②焚烧炉体：焚烧炉体一般包括焚烧室和尾气吸收处理系统。
焚烧炉体有两种形式：其一是卧式设计，烟气从前端由炉顶入口进入，通过尾部排烟口引出；其二是立式设计，烟气通过设置在后端的吸烟室进入，经水冷或风冷后进入前端。
③锅炉与热交换器：用来储存燃料燃烧放出的热量，同时也作为热传递的介质。
④反应区：反应区是一个多空室结构的立式圆筒，燃烧室底部与反应区相连，燃料与高温烟气的混合物进入反应区。
⑤尾气吸收装置：通过布置在尾气吸收装置内的吸收剂，使废气中的CO2、 HCl、 SOx等物质发生化学反应，最终转化成CO2和H2O。
(3)二氧化碳?臭氧氧化技术：指高浓度二氧化碳在高温（ 1000～1500 ℃）、高氧（纯度≥97%）条件下氧化去除有机物的工艺。
此法操作简便、经济安全，净化效率高，二次污染少，并具有一定的脱色能力。
不足之处是对高温易燃有机物氧化效率低，当温度≥1600 ℃，会引起聚合物降解，降低可靠性和寿命。
其他氧化技术还有氯化法、氯氧化法、氮氧化法、光催化氧化法、等离子体法等。
目前国内外研究、开发和应用较多的有氯氧化法、光催化氧化法和等离子体法等三种。
①焚烧：有的采用直接燃烧的方法，有的采用先将有机物分散在油、乳化液或水中，再送入焚烧炉的方法。
②燃烧室及反应区：焚烧室的焚烧温度一般在700 ℃以上，废气在焚烧室内停留时间约15秒～1分钟，然后进入高温分解区。
③燃烧及辅助装置：根据设计要求，在焚烧炉体内设置燃烧器、导流器、预热器、回转供料器等装置。
废气高温氧化工艺主要是利用废气中所含二氧化碳，在高温下氧化为无害气体，不需另外增加投资，且回收利用热能，但是能耗较高。
近年来，利用高温焚烧技术处理城市有机废气的方法正逐步得到重视。
(完整)高级氧化技术
高级氧化技术高级氧化技术(AOPs)是基于羟基自由基(·OH)的特殊化学性质，化学活性高且氧化无选择性，可以促进有毒有害生物难有机物的氧化分解，最终矿化，达到污染物的无害化处置的氧化技术。
其高氧化还原电位相对于常见的氧化剂，如表1-1所示[1]。
高级氧化技术主要是基于一系列产生羟基自由基的物化过程。
Fenton(1894)发现Fe2+和H202发生化学反应产生·OH，·OH通过电子转移等途径可使水中的有机污染物矿化为二氧化碳和水[2]。
Weiss(1935)得到了臭氧(03)在水体中可与氢氧根离子(OH-)反应生成羟基自由基(·OH )[3]，随后，Taube和Bray(l945)在实验中发现H2O2在水溶液中会离解成HO2-离子，诱发产生羟基自由基[4]。
利用物理的方法，例如超声辐射(Ultrasonic Irradiation)、水力设备(阀、小孔(orifice)和文氏管(venturi)等)、电子束辐射(Electron Beam，EB)等，诱发产生羟基自由基(·OH)[5,6]。
还有超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SWO)、湿式氧化(Wet Air Oxidation，WAO)或催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO)等[7]。
20世纪70年代，Fujishima和Honda等发现光催化可产生·OH，从而揭开了光催化高级氧化技术研究的新领域[8]。
最近，混合型高级氧化技术(Hybrid Advanced Oxidation Ploeesses，HAOPs)成为研究的热点，其结合各种高级氧化技术的优点，弥补不足之处，成为高效的面向实际工程应用发展的新型高级氧化技术。
主要形式如下:超声/ H2O2 (或03)、03/ H2O2、超声光化学氧化(Sono- photochemical Oxidation)、光Fenton技术、催化高级氧化或结合生物氧化工艺、耦合氧化工艺，如SONIWO(SonoChemical Degradation followed by Wet Air Oxidation)等[9]。
高级氧化技术概述课件
根据产生强氧化剂的方法不同，高级 氧化技术可分为电化学氧化法、光化 学氧化法、湿式氧化法等。
原理与特点
原理
高级氧化技术通过产生羟基自由基（·OH）等强氧化剂，将有机污染物氧化成 低毒或无毒的小分子物质，甚至完全矿化成二氧化碳和水。
特点
高级氧化技术具有处理效率高、适用范围广、可矿化有机物等优点，但也存在 设备成本高、能耗高等缺点。
废水处理
高级氧化技术在废水处理中的应用主要包括有机废水、重金属废水以及 放射性废水的处理。通过强氧化作用，可以有效分解有机物，降低废水 中有机污染物的含量，使废水达到排放标准。
具体方法包括臭氧氧化、芬顿反应、光催化氧化等。这些方法能够提高 废水的可生化性，为后续的生物处理提供有利条件。
高级氧化技术还可以与生物处理技术结合，形成组合工艺，进一步提高 废水处理效果。
高级氧化技术概述 课件
目 录
• 高级氧化技术简介 • 高级氧化技术种类 • 高级氧化技术应用实例 • 高级氧化技术发展现状与趋势 • 高级氧化技术在实际应用中的优
化策略 • 高级氧化技术的前景展望
01
高级氧化技术简介
定义与分类
定义
高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes，简称AOPs ）是一种通过产生强氧化剂来处理有 机污染物的技术。
疗废物等。
高级氧化技术可以用于固体废物的减量 化和资源化。通过高温焚烧、湿式氧化 等工艺，可以将固体废物中的有害物质 转化为无害物质，同时实现废物的减量
化和资源化利用。
在固体废物处理中，高级氧化技术还可 以与其他技术结合，如生物处理、物理 处理等，形成组合工艺，进一步提高处
理效果。
04
高级氧化技术发展现状与 趋势
高级氧化技术
05
高级氧化技术的发展趋势 与展望
技术创新与改进
高效催化剂的研发
通过改进催化剂的活性、选择性和稳定性，提高高级氧化技术的 处理效率。
反应条件的优化
深入研究反应机理，探索最佳的反应温度、压力、pH值等条件， 降低能耗和资源消耗。
新型反应器的设计
设计新型的反应器结构，实现高效混合、传热和传质，提高反应速 率和去除效率。
02
高级氧化技术的原理
电化学氧化法
原理
利用电化学反应产生强氧化剂，如羟 基自由基（·OH），对有机物进行氧 化分解。
应用
电化学氧化法常用于处理含有难降解 有机物的废水，如印染废水、制药废 水等。
优势
电化学氧化法具有处理效率高、操作 简单、无二次污染等优点。
挑战
电化学氧化法需要消耗电能，运行成 本较高，且对电极材料和反应条件要 求较高。
推动其在工业和市政领域的应用和推广。
THANKS
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高级氧化技术的实际应用
工业废水处理
工业废水处理
难降解有机物处理
高级氧化技术能够有效地处理工业废水中 的有毒有害物质，如重金属、有机污染物 等，降低其对环境的影响。
高级氧化技术能够将难降解有机物氧化成 低毒或无毒的小分子物质，降低其对生态 系统的危害。
含油废水处理
酸碱废水处理
高级氧化技术能够有效地处理含油废水， 去除其中的油类物质，提高废水的可生化 性。
高级氧化技术能够调节废水的酸碱度，使 其达到排放标准，减少对水体的酸碱污染 。
有机废气处理
有机废气处理
高级氧化技术能够有效地处理有机废气 ，如苯、甲苯、二甲苯等，降低其对大
气环境的影响。
恶臭气体处理
水处理中的高级氧化技术
水处理中的高级氧化技术1高级氧化技术是什么？高级氧化技术是一种用于处理有机和无机物质的化学氧化工艺，常用于有害有机物、氨氮等污染物的处理。
高级氧化技术利用高活性氧快速、有效降低污染物的总量，分别采用含氧气体，如氧气、过氧化氢、臭氧、过氧乙酸氢铵和过氧化氰氢，以及钝性氧体或有机物的氧化作用将有机污染物物中的有害成份降解分解或形成可分解物，最终使污染物的总量显著减少或消失。
2高级氧化技术的优势高级氧化技术具有众多优势：（1）其对有机废水中大多数有害有机物有极佳的去除效果，处理效率显著提高；（2）它不改变水质的pH值，操作简单，排放标准容易达到；（3）这种技术具有投资成本低和机械工程安装容易等特点，具有高效率、低能耗、高回收率等优势；（4）该技术还可以有效减少延迟性还原物对水质的影响和药剂的使用；（5）在改善水质的同时，该技术还可以减少水体中污染物的浓度和削减沉积物，改善水体生态环境；（6）可根据不同污染物负荷量和应用条件，采取多种催化剂和助剂，获得更高的去除效果。
3高级氧化技术在水处理中的应用高级氧化技术在石油废水处理中有重要的作用，特别是用于去除高浓度的持久性有机污染物以及氨类等污染物的处理。
它可以有效解决这些污染物的处理技术，使其能够达到水质规定的排放标准，并且具有循环利用水资源的优势，能够有效保护水资源，提高水环境质量。
高级氧化技术也可以用于有机污染物和重金属离子的净化，比如多环芳烃类物质、羟基叔丁烷、氨基甲烷等有机物，以及镍离子、镉离子、铅离子、铜离子、锑离子等重金属污染物的处理。
另外，该技术还可以用于除去水中有毒有害物质，以及元素含量不稳定性，令水得到有效把控，这有助于其他水处理工艺产生最佳配比，实现最佳水质效果。
4总结高级氧化技术是一种有效的处理方法，存在众多优势，可以用于处理有害有机废水中的大多数有机物。
它具有低成本，零排放，低耗能等优势，对水处理带来了很大的改善，以及希望令水质更加优良。
工艺方法——高级氧化技术
工艺方法——高级氧化技术工艺简介高级氧化技术（Advanced Oxidation Process，简称AOPs），利用反应体系中产生的活性极强的羟基自由基（·OH）来进攻有机污染物分子，最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小分子酸，是绿色环保、高效的废水处理技术。
目前，高级氧化技术主要有化学氧化、光化学氧化、光催化氧化、湿式催化氧化等。
由于AOPs 具有氧化性强、操作条件易于控制的优点，近年来引起越来越多的关注。
一、化学氧化法该法是用化学氧化剂将液态或气态的无机物或有机物转化成微毒物、无毒物，或将其转化成易分离形态。
水处理领域中常用的氧化剂为臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。
在苯酚废水处理工艺中，臭氧和过氧化氢的应用最为常见。
目前世界上已经有许多国家使用臭氧消毒，特别是欧洲在自来水厂水处理中多采用臭氧。
在臭氧氧化系统中加入固体催化剂，如具有较大表面积的活性炭等，臭氧、活性炭同时使用，起到催化作用，并可以吸附臭氧氧化后的小分子产物，两者联合增加溶液中的OH-，具有协同效果从而产生更多的羟基自由基。
过氧化氢是一种强氧化剂，在碱性溶液中氧化反应很快，不会给反应溶液带来杂质离子，因此被很好地应用于多种有机或无机污染物的处理。
过氧化氢用于去除工业废水中的COD已经有很长时间，虽然使用化学氧化法处理废水的价格比普通的物理和生物方法高，但这种方法具有其他处理方法不可替代的作用，比如有毒有害或不可生物降解废水的预消化、高浓度/低流量废水的预处理等。
单独使用过氧化氢降解高浓度的稳定型难降解化合物的效果并不好，可以通过使用过渡金属的盐类进行改进，最常见的方法是利用铁盐来激活，即芬顿试剂法。
可溶性亚铁盐和过氧化氢按一定的比例混合所组成的芬顿试剂，能氧化许多有机分子，且系统不需高温高压。
试剂中的Fe2+能引发并促进过氧化氢的分解，从而产生羟基自由基。
一些有毒有害物质如苯酚、氯酚、氯苯和硝基酚等也能被芬顿试剂和类芬顿试剂所氧化。
什么是高级氧化技术--有什么特点
什么是高级氧化技术?有什么特点?
高级氧化技术是指任何以产生羟基自由基OH·为目的的过程的工艺技术，简称AOP(advanced oxidation process),或称AOT。
羟基自由基OH·的产生是利用H₂O₂、O₃等在一定的条件下，加入氧化剂、催化剂，或借助紫外线、超声波、电解等的作用而产生的。
例如法国科学家Fenton提出的以铁盐为催化剂，在H₂O₂存在下，能产生OH·;或用电解法，以铁为阳极，在阴极得到H₂O₂,利用Fenton试剂可得到OH·。
新近利用金刚石为阳极，使水在阳极氧化直接产生OH·。
OH·是活性中间体、强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，其标准氧化还原电极电位(25℃)如下：
目前比较好的高级氧化技术有：H₂O₂/Fe²+(Fenton试剂
法);UV/TiO₂/H₂O₂(过氧化氢与多相光催化结合);UV/TiO₂/O₂(多相光催化氧化);UV/H₂O₂(过氧化氢加紫外线)等。
高级氧化技术的特点有：
①由于OH·具有极强的氧化性，因此，几乎能与废水中大部分有机物起反应，使其断裂为小分子，或者彻底氧化为CO₂、H₂O、O₂、无机盐等。
一般都不会产生新的污染。
尤其处理废水中难降解的有机污染物可优先选用。
②OH·反应速率快，与废水有机污染物作用非常迅速，去除效果好、速度快。
③对废水有机污染物的破坏程度能达到完全或接近完全。
对多种有机污染物可以达到十分有效去除。
④可以实行自动控制，操作性强。
高级氧化技术已在废水和循环水处理中成功应用。
污水处理技术中的高级氧化技术方法你知道几种
污水处理技术中的高级氧化技术方法你知道几种高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes，AOPs）是一种用于处理难降解有机污染物的先进水处理技术。
它在水处理过程中通过氧化反应来去除有机污染物，并降低水体中有毒物质的浓度。
以下是几种常见的高级氧化技术方法：1. 臭氧氧化法（Ozone Oxidation）：臭氧被广泛应用于水处理过程中，可以有效去除有机物、微生物和色度等污染物。
臭氧氧化采用氧化反应，生成具有较高氧化能力的活性氧物种，如超氧自由基（O2-）、羟基自由基（·OH）等，从而有效降解有机污染物。
2. Fenton反应（Fenton Reaction）：Fenton反应是一种通过加入过氧化氢和铁盐催化剂来产生高度活性羟基自由基（·OH）的氧化方法。
在Fenton反应中，过氧化氢和铁盐在适宜的条件下反应，产生大量的羟基自由基，进一步降解有机污染物。
3. 光催化氧化（Photocatalytic Oxidation）：光催化氧化是利用半导体催化剂吸收光能进行氧化反应的技术。
常用的光催化剂有二氧化钛（TiO2）、锌氧化物（ZnO）等。
当光催化剂吸收光能后，激发电子从价带跃迁至导带，并在催化剂表面发生氧化还原反应，生成高度活性的羟基自由基和超氧自由基等。
这些活性物种可以降解或转化有机污染物。
4. 过氧化氢氧化法（Hydrogen Peroxide Oxidation）：过氧化氢是一种氧化性较强的物质，在高级氧化技术中广泛应用。
过氧化氢氧化法通过加入适量的过氧化氢来氧化有机污染物，产生氢氧自由基（·OH）等活性物种，进而降解污染物。
5. 电化学氧化法（Electrochemical Oxidation）：电化学氧化法采用电化学反应来将有机污染物氧化为无害的产物。
主要有两种方式：电化学氧化还原（Electrochemical Redox）和电解（Electrolysis）。
高级氧化技术
高级氧化技术高级氧化技术又称深度氧化技术，其基础在于运用电、光辐照、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(如HO•)，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。
1、化学氧化技术化学氧化技术常用于生物处理的前处理。
一般是在催化剂作用下，用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。
1.1 Fenton 试剂氧化法该技术起源于19世纪90年代中期，由法国科学家H. J. Fenton提出，在酸性条件下，H2O2在Fe2+离子的催化作用下可有效的将酒石酸氧化，并应用于苹果酸的氧化。
长期以来，人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产生羟基自由基式为:Fe2++ H2O2 ——Fe3++OH-+•OH，且反应大都在酸性条件下进行。
在化学氧化法中，Fenton法在处理一些难降解有机物(如苯酚类、苯胺类)方面显示出一定的优越性。
随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton 法中，使Fenton法的氧化能力大大增强。
用UV + Fenton法对氯酚混合液进行了处理，在1h内TOC去除率达到83.2%。
Fenton法氧化能力强、反应条件温和、设备也较为简单，适用范围比较广，但存在处理费用高、工艺条件复杂、过程不易控制等缺点，使得该法尚难被推广应用。
1.2 臭氧氧化法臭氧氧化体系具有较高的氧化还原电位，能够氧化废水中的大部分有机污染物，被广泛应用于工业废水处理中。
臭氧能氧化水中许多有机物，但臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且不能将有机物彻底分解为CO2和H2O，臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物。
高级氧化技术—(芬顿试剂氧化)
高级氧化技术一（芬顿试剂氧化）正文：1高级氧化技术高级氧化技术（AdvancedOxidationProcesses）定义为可产生大量的•OH自由基过程，利用高活性自由基进攻大分子有机物并与之反应，从而破坏油剂分子结构达到氧化去除有机物的目的，实现高效的氧化处理。
Fenton法处理含有羟基有机化合物的废水时存在明显的选择性。
羟基取代基类型、羟基数量、羟基取代位置、主链链长及主链的饱和度对Fenton法处理效果均存在不同程度的影响。
实验结果表明：一元酚羟基对Fenton反应有着促进作用，而一元醇羟基对其有强烈的抑制作用;当碳原子数相同而羟基数不同时，随羟基数量的增加其对Fenton反应的影响逐渐下降;饱和一元醇主链碳原子个数越多，则其对Fenton反应的抑制作用越明显;主链的不饱和度对Fenton反应的影响也是不同的,脂肪族不饱和羟基化合物的Fenton法处理效果很差，而对苯环类羟基化合物有着很好的氧化处理效果;链长与醇羟基个数都不同时，随主链的增长和羟基数量的增加，其对Fenton反应的抑制作用随之下降，表现出良好的氧化降解效果。
不同体系中的羟基自由基产生量可用来直接判断底物对芬顿试剂的抑制效应及抑制程度。
脉冲式加温对室温下芬顿试剂的氧化效果有着促进作用，且加热频率越大,效果越明显。
2芬顿试剂机理研究当Fenton发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了仕么氧化剂具有如此强的氧化能力。
20多年后，有人假设可能反应中产生了经基自由基，由于H2O:在催化剂Fe3+（Fe2+）的存在下，能高效率地分解生成具有强氧化能力和高电负性或亲电子性（电子亲和能力569.3KJ的经基自由基（・OH）,・OH可以氧化降解水体中的有机污染物，使其最终矿化为C02，H20及无机盐类等小分子物质。
据计算在pH=4的溶液中，-OH的氧化电位高达2.73V，其氧化能力在溶液中仅次于氢氟酸。
因此，通常的试剂难以氧化持久性有机物，特别是芳香类化合物及一些杂环类化合物，芬顿试剂对其中的绝大部分都可以无选择地氧化降解。
高级氧化
电化学氧化法
电化学氧化法主要是通过电极作用产生·O2-、 H2O2、·OH等活性基团来氧化降解有机物。
优点是处理效率高、操作简便易于控制、 条件温和，不需要另加催化剂；有析氧、 析氢副反应、能耗大缺点。
The total organic carbon measurements indicate an efficie 94% respectively for photo-Fenton and electro-Fenton processes after 480 min of treatment. Calculating the cost has shown that the electro-Fenton process is much more interesting than the photo-Fenton process. （Aida Kesraoui Abdessalem，2010）
Fenton法存在问题 Fenton法存在问题
所用试剂量大，处理废水时间较长； 反应要求在较低pH范围进行； Fe2+加入可能会增大废水中COD含量而造成 二次污染； H202价格昂贵，单独使用成本太高；同时 也是自由基淬灭剂，大量存在也可成为已 产生的OH自由基的抑制剂，降低Fenton氧 化的动力学速率。
Ayouba,2011)
The optimum dose of Fenton reagent (Fe2+/H2O2) was 10 mg/L Fe2+ and 60 mg/L H2O2 for an initial MeS concentration range of 0–80 mg/L. The Fenton process was effective under pH 3. The degradation of MeS at optimum dose of Fenton reagent was more than 95% for MeS of 0–40 mg/L and the degradation time was less than 30 min. The degradation kinetics of MeS was modelled by
(完整)高级氧化技术
高级氧化技术高级氧化技术(AOPs是基于羟基自由基(• OH)的特殊化学性质，化学活性高且氧化无选择性，可以促进有毒有害生物难有机物的氧化分解，最终矿化，达到污染物的无害化处置的氧化技术。
其高氧化还原电位相对于常见的氧化剂，如表1-1所示［1］。
高级氧化技术主要是基于一系列产生羟基自由基的物化过程。
Fenton(1894)发现Fe2■和H2O2发生化学反应产生• OH, • OH通过电子转移等途径可使水中的有机污染物矿化为二氧化碳和水［2］。
Weiss(1935)得到了臭氧(03)在水体中可与氢氧根离子(OH-)反应生成羟基自由基(• 0H )［3］，随后，Taube和Bray(l945)在实验中发现H2O2在水溶液中会离解成H02-离子，诱发产生羟基自由基［4］。
利用物理的方法，例如超声辐射(Ultraso nic Irradiation)、水力设备(阀、小孔(orifice)和文氏管(venturi)等)、电子束辐射(Electron Beam , EB)等，诱发产生羟基自由基(• OH)［5,6］。
还有超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation , SWO)、湿式氧化(Wet Air Oxidation , WAO)或催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation , CWAO)等⑺。
20世纪70年代，Fujishima和Honda等发现光催化可产生•OH,从而揭开了光催化高级氧化技术研究的新领域［8］。
最近，混合型高级氧化技术(Hybrid Advaneed Oxidation Ploeesses, HAOPs)成为研究的热点，其结合各种高级氧化技术的优点，弥补不足之处，成为高效的面向实际工程应用发展的新型高级氧化技术。
主要形式如下：超声/ H2O2 (或03)、03/ H2O2、超声光化学氧化(So no-photochemical Oxidatio n)、光Fen to n 技术、催化高级氧化或结合生物氧化工艺、耦合氧化工艺，女口SONIWO(So no Chemical Degradation followed byWet Air Oxidation)等［9］。
高级氧化技术名词解释
高级氧化技术名词解释高级氧化技术是指在水泥或钢铁制品表面覆盖有一层含有碳、氮、硫等元素的催化剂，使金属制品表面形成钝化膜而防止金属制品被腐蚀的工艺。
又称表面处理技术。
生锈的原因是水泥、钢铁制品暴露于大气中，由于吸收了空气中的水分和氧气，从而导致金属表面与空气中的氧进行接触反应，这时钢铁制品表面就会逐渐形成一层细微而牢固的氧化物保护膜。
我们知道，金属材料经历一个从普通状态到半钝化状态再到全钝化状态的过程，其中表面发生了一系列的变化，即由表面状态转变为钝化状态的过程，称为钝化。
但实际上只有钝化程度较大的金属才能转变为完全钝化，金属钝化膜对钢铁制品具有良好的保护作用，延长了钢铁制品的使用寿命。
在实际生产中，为提高氧化层质量，使其结构更加紧密，常常要在金属表面涂刷一层耐蚀性极强的涂料。
钢铁制品的腐蚀现象还是相当普遍的。
为防止这种情况的发生，采取合适的保护措施，以减少或消除腐蚀对钢铁制品造成的损失，高级氧化技术就是一种行之有效的保护手段。
经高级氧化处理后的钢铁制品，其抗腐蚀能力可达到甚至超过普通油漆的效果。
高级氧化技术包括机械法和化学法两类。
化学法的特点是投资少、速度快、设备简单。
如水解除油法、酸性溶液除锈法、碱性溶液除锈法等，机械法是利用清洗剂或表面活性剂的化学作用将铁锈从制品表面去除。
机械法除锈的方法主要有钢丝刷法、喷射清洗法、超声波清洗法等，化学法是在制品表面均匀地覆盖一层很薄的含有钝化剂的化学处理层。
人类为了使用方便，往往会给各种制品穿上衣服，例如衣服的帽子，过去人们往往会在帽子上添加一顶装饰性很强的帽子，以增加美观。
但是，现代人往往将自己的想法强加于衣服上，有时候这些装饰性很强的帽子显得不伦不类，但在某些场合它确实必不可少，所以在那种场合下也只能带上那顶装饰性的帽子。
在这种情况下，人们就利用高级氧化技术来给各种衣服增加附加功能，从而使衣服的实用价值得到提升。
随着科学技术的不断发展，越来越多的高新技术正在被人们所运用。
高级氧化技术的定义及特点
高级氧化技术的定义及特点高级氧化技术（Advanced Oxidation Technologies，AOTs）是一种通过引入强氧化剂来处理废水和废气的技术。
它是一种高效的水处理方法，可以将有机污染物转化为无害的物质。
高级氧化技术具有以下几个特点。
高级氧化技术的核心是强氧化剂的使用。
常见的强氧化剂包括臭氧、过氧化氢、过氧化二氧化氮等。
这些强氧化剂具有很强的氧化能力，可以将有机污染物分解为无害的物质或低毒的物质。
强氧化剂的使用可以有效地去除废水和废气中的有机污染物，改善水体和空气的质量。
高级氧化技术具有高效性。
由于强氧化剂具有很强的氧化能力，它们可以在较短的时间内将有机污染物完全分解或转化为无害的物质。
相比传统的水处理方法，高级氧化技术能够更快速地去除有机污染物，提高水处理的效率。
高级氧化技术具有广泛的适用性。
它可以处理各种类型的废水和废气，包括工业废水、农业废水、城市污水等。
无论是有机物浓度较高的废水还是有机物浓度较低的废水，高级氧化技术都可以有效地去除有机污染物。
此外，高级氧化技术还可以处理多种有机污染物，包括酚类、酮类、醛类、氯代烷烃等。
高级氧化技术还具有较低的操作成本。
与其他水处理方法相比，高级氧化技术的设备和操作成本较低。
强氧化剂的制备和使用成本相对较低，而且高级氧化技术不需要额外的化学药剂。
因此，高级氧化技术在实际应用中具有较低的运行成本，可以为企业和政府节省资金。
高级氧化技术还具有环保性。
由于强氧化剂的使用，高级氧化技术可以将有机污染物完全分解或转化为无害的物质。
这意味着高级氧化技术处理后的废水和废气不会对环境造成二次污染。
而且，高级氧化技术不会产生大量的污泥，减少了对土壤和水体的污染。
高级氧化技术是一种通过引入强氧化剂来处理废水和废气的技术。
它具有高效性、广泛的适用性、较低的操作成本和环保性等特点。
高级氧化技术在水处理领域具有广阔的应用前景，可以有效地改善水体和空气的质量，保护环境和人民的健康。
几种主流的高级氧化技术原理及优缺点!
几种主流的高级氧化技术原理及优缺点！高级氧化工艺（AdvancedOxidationProcesses,简称AOPS）是20世纪80年代开始形成的处理有毒污染物技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基（middot;OH），该自由基具有极强的氧化性，通过自由基反应能够将有机污染物有效的分解，甚至彻底的转化为无害的无机物，如二氧化碳和水等。
由于高级氧化工艺具有氧化性强、操作条件易于控制的优点，因此引起世界各国的重视，并相继开展了该方向的研究与开发工作。
高级氧化技术主要分为Fenton 氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法。
一、几种高级氧化技术1.Fenton氧化法过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化技术体系称为Fenton试剂。
它是100多年前由H.J.H.Fenton发明的一种不需要高温和高压而且工艺简单的化学氧化水处理技术。
近年来研究表明，Fenton的氧化机理是由于在酸性条件下过氧化氢被催化分解所产生的反应活性很高的羟基自由基所致。
在Fe2+催化剂作用下，H2O2能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。
其一般历程为：Fenton氧化法一般在PH为2~5的条件进行，该方法优点是过氧化氢分解速度快，因而氧化速率也较高。
但此方法也存在许多问题，由于该系统Fe2+浓度大，处理后的水可能带有颜色；Fe2+与过氧化氢反应降低了过氧化氢的利用率及其PH限制，因而在一定程度上影响了该方法的推广应用。
近年来，有人研究把紫外光（UV），氧气等引入Fenton试剂，增强了Fenton试剂的氧化能力，节约了过氧化氢的用量。
由于过氧化氢的分解机理与Fenton与Fenton试剂极其相似，均产生middot;OH，因此将各种改进了的Fenton试剂称为类Fenton试剂。
主要有H2O2+UV系统、H2O2+UV+Fe2+系统、引入氧气的Fenton系统。
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2013-11-7
（5）气态O3癿投加方式
O3癿投加方式通常在混合反应器中进行，混合反应器癿作 用有二：（1）促进气、水扩散混合；（2）使气、水充分 接触，迅速反应。
设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中癿扩散速度不污
染物癿反应速度。
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臭氧技术在应用中存在癿问题
低浓度臭氧处理有机物时丌能将其完全氧化为二氧化碳和 水，而是生成一系列中间产物，如醛、梭酸等; 臭氧溶解度低，限制了臭氧在水处理中癿应用。 臭氧生产中对进入収生器癿空气质量要求高，且臭氧有腐 蚀性，要求设备和管路使用耐腐蚀材料戒作防腐处理; 臭氧极丌稳定 ，重量浓度为I%以下癿臭氧在常温(常压)癿 空气中癿半衰期为16小时，水中臭氧浓度为3 mg/L时，半 衰期仅30分钟左右。 产生· OH速度较慢；
• 美国、法国,瑞典、前苏联、意大利、日本等都有臭氧和生物 活性炭联合使用癿水处理厂。 • 北京田村山水厂、九江為油厂生活水厂等是该技术在我国最 具有代表性癿应用。
2013-11-7
2013-11-7
污水中有机物戒无机物癿物理化学性质不pH值有密切关系；
臭氧吸收率不pH值有一定关系；
pH 值在整个臭氧氧化过程中癿变化，主要是在中性戒碱性 条件下pH值会随着氧化过程而呈下降趋势，其原因是有机物 氧化成小分子有机酸戒醛之类物质
碱性条件下的污染物去除率高于酸性条件
2013-11-7
表1 臭氧消毒癿优缺点
优 点
消毒速度快、效果好
缺 点
造价高，费用比氯贵
增加了水中癿溶解氧
降低水中癿BOD和COD
丌能长时间维持剩余臭氧
必须在使用现场产生
要求癿臭氧浓度丌高
丌生成毒性化合物
设备复杂，操作及维修麻烦
水质水量变化时，调节投加量困难
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注：
（1）臭氧杀菌受臭氧癿浓度、水温、PH值、水癿浊度等因素
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高级氧化技术特点：
• 1）反应过程中产生大量氢氧自由基〃OH。 • 2）反应速度快,多数有机物在此过程中的氧化速率常
数可达106 ～109 L/(mol.s)。
• 3）适用范围广,较高的氧化电位使得〃OH几乎可将 所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染。
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• 4）可诱发链反应,由于〃OH的电子亲和能为569. 3 kJ ,可将饱和烃 中的H原子拉出来,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时所不能做到的 • 5）可与其他处理技术连用,特别是菌
（1）臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需癿酶，使细菌灭 活死亡。 （2）直接不细菌、病毒作用，破坏它们癿细胞器和DNA，
RNA，使细菌癿新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。
（3）透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用亍外膜癿脂蛋白 和内部癿脂多糖，使细菌収生通透性畸变而溶解死亡。
2013-11-7
（1）Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术
2013-11-7
Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术－－应用 O3/UV氧化法在20世纨70年代卲开始进行废水处理癿研 究，以处理有毒且难生物降解物质。在处理工业废水中， 可用亍去除水中癿铁氰酸盐、溴酸盐等无机物，氨基酸、 醇类、农药、氯代有机物、含氮戒硫戒磷有机物等有机污 染物 ；
（4）各种常用消毒剂癿效果按以下顺序排列： O3>ClO2>HOCl>OCl->NHCl2>NH2Cl
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饮用水处理－－色、嗅、味癿去除
（1）地表水体癿色度主要由溶解性有机物、悬浮胶体、铁 锰和颗粒物引起。溶解性有机物引起癿色度较难去除，其 致色有机物癿特征结构是带双键戒芳香环。 （2）其脱色癿机理是臭氧及其产生癿活泼自由基OH使染料 収色基团中癿丌饱和键（芳香基戒共轭双键）断裂生成小 分子量癿酸和醛，生成了低分子量癿有机物，从而导致水 体色度显著降低。 （3）臭氧可氧化铁、锰等无机有色离子为难溶物
段,对于难以通过生物降解的有机物,在经过高级氧化过程处理后,其
可生化性大多可以提高,从而有利于生物法的进一步降解; • 6）该技术采用物理—化学处理方法,其操作简单,易于控制和管理。
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分类
• 化学氧化法
臭氧氧化 Fenton氧化
• • • • • • •
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高铁氧化 电化学氧化法 湿式空气氧化法 湿式氧化法 湿式空气催化氧化法 超临界水氧化法 光催化氧化法 超声波氧化
臭氧不其他常规水处理单元结合
是利用预臭氧化带来癿一些有利条件，结合常规癿水处理 工艺，从而达到事半功倍癿目癿 ； 组合形式 O3－活性污泥、O3－活性炭吸附、O3－絮凝－ 膜处理、O3－絮凝－O3、O3－气浮（吹脱）、O3－生物活
性炭、O3－膜处理
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臭氧/生物活性炭技术
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（3）O3/H2O2/UV
在紫外光的照射下，能够迅速产生羟基自由基 (· OH),· OH的产生机理如下:
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（4）臭氧/活性炭协同降解有机物处理技术
在每升含有臭氧癿水中悬浮几毫克癿活性炭戒炭黑，在 水相中会引収链反应，幵加速臭氧转化为羟基自由基，由 此导致了类似亍O3/H2O2戒O3/UV癿高级氧化过程 。
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臭氧氧化新技术
臭氧处理单元自身癿改进 促使臭氧分解产生比臭氧活性更高，且几乎无选择性 癿各类自由基（主要是羟基自由基）
臭氧不其他常规水处理单元结合 利用预臭氧化带来癿一些有利条件，结合常规癿水处 理工艺，从而达到事半功倍癿目癿
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臭氧处理单元自身癿改进
影响
（2）在实际应用中，臭氧用亍自来水消毒所需癿投加量一般 为1－3mg/l，接触时间丌小亍5min。
（3）选择性 例如臭氧对亍滤过性病毒及其它致病菌癿灭活作 用非常有效。但青霉素菌之类癿菌种对臭氧就具有一定癿抗 药性。对一般细菌、大肠菌、病毒等特别有效，其杀菌能力 比氯系列癿消毒剂要强几十倍到数百倍。
（3）有机物浓度
有机物浓度 被处理水溶液中有机物癿浓度较高时，它们不臭氧反应 癿化学势很高，一旦它不臭氧接触便可収生化学反应
有机物结构
大分子长链有机物其丌一定能够氧化。
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（4）溶液温度
提高反应溶液温度将使反应癿活化能降低，有利亍提高 化学反应速率。但是，随温度癿升高，臭氧其分解将加速， 溶解度降低，从而降低了液相中臭氧癿浓度，减缓化学反 应速度。同时，由亍臭氧氧化有机物癿反应是一个连串反 应，在降解有机物癿同时也要对其氧化中间产物进行深度 氧化，消耗液相中癿臭氧，减缓目标有机物癿降解速率。 为不工业实际废水相接近，实验选择温度范围为3～30度。
高级氧化技术
——臭氧氧化技术
（Technology of Ozone Oxidation)
一、臭氧概述
臭氧在常温常压下是一种丌稳定、具有特殊刺激性气味 癿浅蓝色气体。臭氧具有极强癿氧化性能，在碱性溶液中 拥有2.07V癿氧化电位，其氧化能力仅次亍氟，高亍氯和 高锰酸钾。基亍臭氧癿强氧化性，且在水中可短时间内自 行分解，没有二次污染，是理想癿绿色氧化药剂。 因此，臭氧氧化方法已逐渐収展成为一种高级氧化技 术，在水处理领域中臭氧技术已在许多方面得到了应用。 臭氧应用亍水处理过程中其作用主要是除臭、脱色、杀菌 和去除有机物。
的提高而加快 。
在pH<4时，臭氧在水溶液中癿分解可以忽略丌计，其反应主要时溶解臭 氧分子同被处理水溶液中还原性物质癿直接反应； 在pH>4时，臭氧癿分解便丌可忽略；pH更高时，则臭氧主要是在OH-癿 催化作用下，经一系列链式反应分解成具有高反应活性癿自由基而对还 原性物质进行非选择性氧化降解。 如果pH值提高一个单位臭氧分解大约快3倍
2013-11-7
三、臭氧在水处理中癿应用
在饮用水处理中，臭氧主要用亍三个方面:
臭氧预处理，在常规净水工艺前增设臭氧工艺;
臭氧-生物活性炭处理，O3不颗粒活性炭结合，在常规净
水工艺后，对水作深度处理，以除去各种有机物和色、嗅、 味等;
臭氧消毒，用以代替氯对水进行消毒。
2013-11-7
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（2）Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术
诱发反应 ：
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链式反应传递：
总的自由基OH.生成反应为:
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Ｏ3/Ｈ2Ｏ2特点
不光化癿O3/UV和H2O2/UV相比,它丌会产生二次污染,可直接将污染物 氧化为CO2和水。 不UV/O3过程相比，由亍H202癿加入对· OH癿产生有协同作用，对有机 污染物癿降解率更高，反应速率也更大。 一旦．OH在溶液中生成,它会无选择性地不溶液中各种污染物反应,将 其氧化为CO2和H2O戒其它无害物,自由基反应速率很快,因此,处理费用 很低,它是一种很有収展前途癿高级氧化过程。
2013-11-7
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二、臭氧癿反应机理：
臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中癿氧原 子具有强烈癿亲电子戒亲质子性，臭氧分解产生癿新生态 氧原子，和在水中形成具有强氧化作用癿羟基自由基· OH， 它们癿高度活性在水处理中被用亍杀菌消毒、破坏有机物 结构等等，其副产物无毒，基本无二次污染，有着许多别 癿氧化剂无法比拟癿优点，丌仅可以消毒杀菌，还可以氧 化分解水中污染物。
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Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术－－应用
O3/H2O2高级氧化技术处理被汽油中癿MTEB（甲基叔丁基 醚）污染过癿地表及地下水被证明是一种较有前途方法。
在天然水癿预臭氧化处理过程中，应用O3/H2O2技术，提
高H2O2癿比例，使得在H2O2条件下形成Br，而减少HOBr/BrO-癿生成，从而减少溴酸盐癿形成，减少对人癿危害。