1、介紹水的幾種高級氧化技術(shù)更新時間：09-5-411:09摘要：光化學(xué)氧化法具有較好的應(yīng)用前景，一般可作為生物處理的前處理。而在其他一些工藝處理之后使用UV/H2O2方法是一種處理高濃度廢水的可能途徑。如果在光化學(xué)氧化中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，這就形成了光催化氧化法，它是一項具有廣泛應(yīng)用前景的新型水處理技術(shù)。，前沿水環(huán)境保護(hù)是當(dāng)前人類社會廣泛關(guān)注的一個問題，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高濃度的有機(jī)廢水對我國寶貴的水資源造成了威脅。然而利用現(xiàn)有的生物處理方法，對可生化性差、相對分子質(zhì)量從幾千到幾萬的物質(zhì)處理較困難，而高級氧化法（AdvancedOxidationProcess,簡稱AOPs）可將其直接礦

2、化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時還在環(huán)境類激素等微量有害化學(xué)物質(zhì)的處理方面具有很大的優(yōu)勢，能夠使絕大部分有機(jī)物完全礦化或分解，具有很好的應(yīng)用前景。常見的高級氧化技術(shù)主要包括：空氣濕式氧化法，催化濕式氧化法，臨界水氧化法，光化學(xué)氧化法等，以下將一一介紹。二，濕式空氣氧化法濕式空氣氧化法是以空氣為氧化劑，將水中溶解性物質(zhì)包括無機(jī)物和有機(jī)物，通過氧化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為無害的新物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化為容易從水中分離排除的形態(tài)（氣體或固體），達(dá)到處理的目的。通常情況下氧氣在水中的溶解度非常低（一個大氣壓下，20。C時氧氣在水中溶解度9mg/l左右），因而在常溫常壓下，這種氧化反應(yīng)速度很慢，尤其對于廢水中高濃度

3、的各種污染物，利用空氣中的氧氣進(jìn)行的氧化反應(yīng)就更難，需要各種輔助手段促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。通常需要借助高溫、高壓和催化劑的作用。一般溫度在200-300。C,壓力在100-200大氣壓下，在這種條件下，氧氣的溶解度會變大，幾乎所有污染物都能被氧化到二氧化碳和水。反應(yīng)機(jī)理：高55*高壓.空氣十水氧化烈9小令子這是一個自由基反應(yīng)過程，主要包括一下幾個過程：1，誘導(dǎo)期RH+02fR.+H002RH+O22R+H2O22,增值期R.+O2ROOROO+RHROOH+R.3,退化期ROOHRO+H2O2ROOHR.+RO+H2O4,結(jié)束期R.+RR-RROO+ROOROH+ROOR+O2濕式氧化法的關(guān)鍵在于產(chǎn)

4、生足夠的自由基，供給氧化反應(yīng)。雖然該法可以降解幾乎所有的有機(jī)物，但是它也有自身的缺點：由于反應(yīng)條件苛刻，所以對于設(shè)備的要求很高，反應(yīng)設(shè)備要耐高溫高壓，燃料消耗大，不適合大水量。三，催化濕式氧化法催化濕式氧化法（CatalyticWetOxidationProcess,CWOP）是一種工業(yè)廢水的高級處理方法（屬于物理化學(xué)方法）。它是依據(jù)廢水中的有機(jī)物在高溫高壓下進(jìn)行催化燃燒的原理來凈化處理高濃度有機(jī)廢水的，其最顯著的特點是以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，或者通過生成有機(jī)過氧化物自由基后，進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為最終產(chǎn)物CO2和H

5、2O,從而達(dá)到了氧化分解有機(jī)物的目的。表1為各種氧化劑的氧化電位，可見羥基自由基是一種極強(qiáng)的化學(xué)氧化劑，它的氧化電位比普通氧化劑（如臭氧、氯氣、過氧化氫）高得多，這意味著OH的氧化能力要大大高于普通化學(xué)氧化劑。表1各種氧化劑的氧化電位亙化刑氧化電位購QH十H十十eH20a.；060-3.O2+2H+2eO2-HgO：2；07H2O2H2O2+2H十十2e-2H2O1.77HCIO2HClO+2H-!-F2e2Cl-+2H21.63,CI2匚l2+2e2CI-1.358Fenton試劑為常用的催化試劑，它是由亞鐵鹽和過氧化物組成，當(dāng)PH值足夠低時，在亞鐵離子的催化作用下，過氧化氫會分解產(chǎn)生0H，

6、從而引發(fā)一系列的鏈反應(yīng)。Fenton試劑在水處理中的作用主要包括對有機(jī)物的氧化和混凝兩種作用.Fenton試劑能不同程度得去除水中得有機(jī)物，如在處理飲用水中得4種三鹵甲烷得動力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)：對于不同濃度得溴仿，當(dāng)PH=3.5時，H2O2和亞鐵離子得最佳摩爾比為3.71.9。不同起始濃度得溴仿在3分鐘時降解率為65%85%，降解機(jī)理符合準(zhǔn)一級動力學(xué)，氯仿未發(fā)生降解。影響Fenton試劑反應(yīng)得主要參數(shù)包括溶液得pH值，停留時間，溫度，過氧化氫及亞鐵離子濃度，操作時pH值不能過高（24）。其他催化試劑還有H2O2/O3，它是飲用水應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛得高級氧化技術(shù)，因為只需要向臭氧發(fā)生器中加入過氧化氫

7、即可。臭氧本身具有極強(qiáng)得氧化性，能去除大量得有機(jī)物，但對某些鹵代烴及農(nóng)藥等有機(jī)物得氧化效果較差，將臭氧和過氧化氫結(jié)合使用可大大提高氧化效率，它的主要特點是在濁度較高得水中仍然運(yùn)行良好。三，超臨界水氧化法超臨界水氧化技術(shù)得益于水的超臨界性能。在374.3和22Mpa狀態(tài)下，水的物理性能尤其是溶解性能與常溫下截然不同，這種狀態(tài)被成為超臨界狀態(tài)。在超臨界狀態(tài)下，水象高密度的氣體對有機(jī)物由很高的溶解能力，輕的有機(jī)氣體以及CO2等完全互溶，但無機(jī)物化合物尤其是鹽類難溶于其中。另外，超臨界水具有較高的擴(kuò)散系數(shù)和較低的粘度。上述這些超臨界性能再加上較高的溫度和壓力使水成為有機(jī)質(zhì)氧化反應(yīng)的理想介質(zhì)。因為這時氧

8、化還原反應(yīng)完全再均相中進(jìn)行，從而不存在界面?zhèn)髻|(zhì)阻力，而界面?zhèn)髻|(zhì)阻力往往是濕式氧化法的控制步驟。臨界水和普通水的性能對比：溶質(zhì)普通水超臨界水無機(jī)物溶易不溶無機(jī)物溶不易溶氣體溶不易溶早期的研究一般不涉及氧化反應(yīng)的機(jī)理。后來，反應(yīng)機(jī)理逐漸成為人們關(guān)注的問題。Li提出了自由基反應(yīng)機(jī)理，認(rèn)為自由基是由氧氣進(jìn)攻有機(jī)物分子中較弱的CH鍵產(chǎn)生的。RH+O2R.+H00RH+HO2R.+H2O2過氧化氫進(jìn)一步被分解成羥基,H2O2+M2HO可以是均質(zhì)或非均質(zhì)界面。再反應(yīng)條件下，過氧化氫也能熱解為羥基。羥基具有很強(qiáng)的親電性，幾乎能與所有的含氫化合物作用。RH+HOR+H2O自由基（R）能與氧氣作用生成過氧化自由基

9、。后者能進(jìn)一步獲取氫原子生成過氧化物。R+O2ROOROO+RHROOH+R過氧化物通常分解生成分子較小的化合物，這種斷裂迅速進(jìn)行至生成甲酸或乙酸為之。甲酸或乙酸最終也轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。超臨界氧化技術(shù)與其他處理技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點：1，效率高，處理徹底，有毒物質(zhì)的清除率高達(dá)99.99%以上；反應(yīng)速度快，停留時間短（小于lmin），反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，體積小；適應(yīng)范圍廣，可以適用于各種有毒物質(zhì)廢水廢物處理；4，沒有二次污染，不需進(jìn)一步處理，且無機(jī)鹽可從水中分離出來，處理后的廢水可完全回收利用；5，當(dāng)有機(jī)物含量超過10%時，不需額外供熱，實現(xiàn)熱量自給。盡管超臨界水氧化的高溫高壓的操作條件無疑對設(shè)

10、備材料提出了嚴(yán)格的要求，再實際進(jìn)行工程設(shè)計時還須注意一些工程方面的因素，如腐蝕，鹽的沉淀，催化劑的使用，熱量傳遞等。它還存在一些有待解決的問題。但是由于它本身所具有的突出優(yōu)勢，在處理有害廢水方面越來越受到重視，是一項有著廣闊發(fā)展前景的技術(shù)。四，光化學(xué)氧化法光化學(xué)反應(yīng)是在光的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，采用臭氧或過氧化氫作為氧化劑在紫外線的照射下使污染物氧化分解，從而達(dá)到污水的處理。光化學(xué)氧化系統(tǒng)主要有：UV/H2O2系統(tǒng)，UV/03系統(tǒng)和UV/O3/H2O2系統(tǒng)。以UV/H2O2系統(tǒng)為例。UV/H2O2法能將污染物徹底的無害化，該法對有機(jī)物的去除能力比單獨用過氧化氫或紫外線更強(qiáng)。它還是一種更經(jīng)濟(jì)的選擇

11、，能夠在短期內(nèi)裝配在不同地點。但它不適合處理土壤，因為紫外線不能穿透土壤粒子。光容易被沉淀而堵塞，降低UV的穿透率。需控制PH值，防止氧化過程的金屬鹽沉淀。UV/H2O2系統(tǒng)主要用于濃度在106級的低濃度廢水，而不適用與高強(qiáng)度污染廢水。用該方法去除飲用水中三鹵甲烷的試驗研究表明，在去除三氯甲烷的同時可減少飲用水中的總有機(jī)碳的含量，使水質(zhì)進(jìn)一步提高。利用UV/H2O2系統(tǒng)處理受四鹵甲烷污染的地下水試驗表明，去除率可達(dá)97.3%99%，其費用與活性炭處理相當(dāng)。在UV/H2O2系統(tǒng)中，每一分子H2O2可產(chǎn)生兩分子羥基，具有比Fenton試劑更好的費用一效益比。與其他方法如Fenton試劑，吸附法相比，不僅能有效去除水中有機(jī)污染物而且不會造成二次污染，也不需要后續(xù)處理。光化學(xué)氧化法具有較好的應(yīng)用前景，一般可作為生物處理的前處理。而在其他一些工藝處理之后使用UV/H2O2方法是一種處理高濃度廢水的可能途徑。如果在光化學(xué)氧化中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，這就形成了光催化氧化法，它是一項具有廣泛應(yīng)用前景的新型水處理技術(shù)。五，設(shè)計實例（濕式氧化法處理樂果廢水(1)廢水水質(zhì)每生產(chǎn)一頓樂果所排出的