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，• 0H）,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。• 0H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•0自由基的过

程。• 0H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・0H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• 0H

2）反应速度快

3）适用范围广，• 0H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.• 0H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。

2+

7.产生羟基自由基的途径：Fe /H2Q 、UV/H2O、H2Q/O3、UV/O3、 UV/HQ/O3、光催化氧化（TiQ2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、 Q、Q/UV、UV/HQ、UV 8.Fenton试剂：亚铁离子（Fe2+）和过氧化氢（HO）的组合。

Fen to n反应：Fen to n反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过氧化氢（H2Q），使其产生羟基自由基（・0H,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：fQ与Fe2+反应分解生成羟基自由基（• 0H和氢氧根离子（0H），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CQ H 2O 等无机质（Fenton 试剂在废水处理中主要用于去除 COD 9. 影响Fenton 试剂氧化能力的因素：（1）催化剂种类及投加方式， Fe 2+

（Fe 3+、铁粉、铁屑）、Fe 2+/TiO 2/Cu 2+/Mn 2+/Ag +

、活性炭等均有一 定的催化能力，FeSQ • 7H0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40C~50C 之后，会加速分解为 O2和H 2O,因此多 控制在20C ~40C 中发生）（4 ）溶液的pH 值，pH 2-4为Fenton 反 应的最佳范围（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 （皿）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 HO 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）。

由于Fenton 法处理废水所需时间长.使用的试剂量多，而且过量的F 盟+将增 人处理后废水中的COD 并产生二次污染v 近年轨 人们将紫外光」见光等引入 Fenton 体系…并研究采用其它过渡金屈替代Fe2+,这些方法可显著增Fenton 试 剂对有机物的氧化降解能力、并可减少Fenton 试剂的用量…降低处理成本被统称 为类Funwn 反陆 11•增强fen to n 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） Mn 、Co +。（混凝沉降法、活性炭法、生物法、 UV

色度和泡沫等）。

Fe 2+ + H 2Q —

OH + 0H_ + Fe 3+ 2+ Fe + H 2Q — Fe + +

HO + H

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• 0H 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+ 03宀产物或中间物（有选择性，速度慢）； 间接反应：污染物+H0・T 产物或中间物（无选择性， HO ・（EO=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，就是改变单位时间内的臭氧投 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，随单位时间内臭氧通入量的增加， 有机物氧化反应速率 相应提高

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