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·OH

2）反应速度快

3）适用围广，·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。

8. Fenton试剂：亚铁离子（Fe2+）和过氧化氢（H2O2）的组合。

Fenton反应： Fenton反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过氧化氢(H2O2)，使其产生羟基自由基（·OH），进行有机物的氧化，羟基自由基具有強的氧化能力，可与大部分的芳香族有机物进行反应，同时亚铁离子氧化成铁离子(Fe3+)，（铁离子有混凝作用也可去除部分有机物）铁离子又会与双氧水反应，并还原成亚铁离子(Fe2+).

反应机理：H2O2与Fe2+反应分解生成羟基自由基(·OH)和氢氧根离子(OH-)，并引发连锁反应从而产生更多的其它自由基，然后利用这些自由基进攻有机质分子，从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化

为CO2、H2O等无机质（Fenton试剂在废水处理中主要用于去除COD、色度和泡沫等）。

Fe2+ + H2O2→ · OH + OH－ + Fe3+

Fe3+ + H2O2→ Fe2++ ·HO2 + H+

9.影响Fenton试剂氧化能力的因素：（1）催化剂种类及投加方式，Fe2+（Fe3+、铁粉、铁屑）、Fe2+/TiO2/Cu2+/Mn2+/Ag+、活性炭等均有一定的催化能力，FeS04·7H20最常用（2）过氧化氢浓度及投加方式，均匀分批投加（3）反应温度（芬顿试剂的反应速率随温度上升而增加，但是温度高于40℃~50℃之后，会加速分解为O2和H2O，因此多控制在20℃~40℃中发生）(4）溶液的pH值， pH 2-4为Fenton反应的最佳围（5）反应时间。

10.类Fenton试剂:改性-Fenton试剂、光-Fenton试剂、电-Fenton 试剂、配体-Fenton试剂等。Fe(Ⅲ)盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物（如赤铁矿、针铁矿等）同样可使H2O2催化分解产生·OH，达到降解有机物的目的，以这类催化剂组成的Fenton试剂，称为类Fenton 试剂（改性Fenton试剂，因其铁的来源较为广泛）。

11.增强fenton反应活性的方法：1）加入草酸盐和柠檬酸；2）与其他处理方法联用，如生物法、混凝法；3）加入络合剂，如EDTA等；4）Mn2+、Co3+。（混凝沉降法、活性炭法、生物法、UV）

Fenton试剂在废水处理中的应用：处理染料废水；处理含氯酚废水；处理垃圾填埋渗滤液；处理制药废水。

12.氧化电位

13.臭氧氧化的定义：臭氧具有极强的氧化性能，臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解会产生的新生态氧原子和在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基·OH来氧化分解水中的污染物。

14.臭氧与有机物的反应途径（或机理）

❖直接反应：污染物+ O3→产物或中间物(有选择性，速度慢)；

❖间接反应：污染物+ HO·→产物或中间物(无选择性，HO·（E0=2.8V）电位高，反应能力强，速度快，可引发链反应，使许多有机物彻底降解)

15.臭氧氧化性能的影响因素：臭氧化混合气进气量、搅拌速度

溶液pH、有机物浓度、溶液温度、催化剂、投加方式

16. 增强臭氧氧化的措施方法：

1）改变臭氧化混合气的进气量，就是改变单位时间的臭氧投加量，在有机负荷一定的条件下，就是改变反应过程中臭氧和有机物的

投加比，在有机物浓度一定、连续地通入臭氧化混合气的半连续半间歇操作中，随单位时间臭氧通入量的增加，有机物氧化反应速率相应提高

2）超声强化臭氧氧化技术

3）金属催化臭氧化技术、在臭氧水处理体系中，加入一定量的Fe2＋、Mn2＋、Co2＋、Ni2＋或Co2＋的硫酸盐。

4)臭氧与其他常规水处理单元结合比如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

17. 臭氧在水处理中的应用－－饮用水处理/废水处理/去除染料和印染废水的色度和难降解有机物/处理含金属离子废水/循环冷却水的处理。

在饮用水处理中，臭氧主要用于三个方面:1）臭氧预处理，在常规净水工艺前增设臭氧工艺;2）臭氧-生物活性炭处理，O3与颗粒活性炭结合，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;3）臭氧消毒，用以代替氯对水进行消毒

18.与化学药剂处理法相比，臭氧法具有以下特点：