臭氧多相催化氧化技术处理水中多环芳烃的进展

多环芳烃（Polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs）是一类分子结构中含有2个或2个以上苯环碳氢化合物的总称，主要产生于矿物燃料的不完全燃烧或在还原条件下的热解。一方面，PAHs能够在自然环境下存在较长时间，对生物体可能造成致畸、致癌及致突变的作用，美国环保局（USEPA）将16种PAHs列入优先控制污染物名单，我国也把PAHs列入环境优先监测的黑名单中，并在生活饮用水卫生标准中规定PAHs（总量）<0.002mg·L-1。另一方面，有资料显示杭州市地表水、钱塘江、天津地表水和黄浦江表层水等水体都不同程度受到PAHs污染，传统的净水处理工艺，对微量的有机物处理效果不佳，因此，对其污染治理进行了大量的研究工作。臭氧多相催化氧化技术，是一种高级氧化技术，利用催化剂使O3在反应过程中产生大量高氧化性自由基（如羟基自由基，OH·）氧化分解水中的有机物，从而使水质净化。本文将主要阐述臭氧多相催化氧化技术处理PAHs的可行性和应用前景。1PAHs的处理技术表1列举了处理PAHs常用的方法、影响因素和提高处理效果的措施。生物修复技术主要是利用生物的新陈代谢作用，将环境中的PAHs降解为CO2和H2O等无害物质，处理效果较好，运行费用较低，但要求时间较长，条件也比较苛刻，同时PAHs难溶于水，能够降解PAHs的专属菌种很难生长，导致生物修复不适宜处理水中的PAHs。PAHs疏水性强和正辛醇-水分配系数高的特点，使得去除环境中的PAHs的物理方法主要集中在洗涤法和吸附法，其处理PAHs的效率较高，既可治理方法分类影响因素提高处理效果常用的方法生物修复物理法化学法微生物修复植物修复洗涤法吸附法臭氧氧化超声法UV氧化H2O2试剂氧化曝气方式温度C：N比等物化性质生物有效性植物的种类扩散速率洗涤剂的选择吸附剂的选择扩散速率，氧化能力间歇曝气[1]30～50℃，并保持温度不变[2-3]污染介质与其他废弃物混合[4]投加表面活性剂或外加电场[5-6]多种植物的结合[7]投加表面活性剂和生物碱等[8-10]植物油取缔表面活性剂[11]吸附剂的改性及投加盐分或重金属离子[12-14]投加各种萃取剂、增加混合装置[15-16]；Fe2+和TiO2等催化剂[17-18]表1处理PAHs常用的方法、影响因素和提高处理效果的措施Tab.1SummaryofPAHstreatmentprocesses，thefactorsandmethods臭氧多相催化氧化技术处理水中多环芳烃的进展刘浩，邓慧萍，刘铮（同济大学长江水环境教育部重点实验室，上海200092）摘要：介绍了多环芳烃（PAHs）的处理技术和臭氧多相催化氧化技术的研究现状，着重分析了臭氧多相催化氧化技术处理多环芳烃的可行性，简要提出了相关的反应机理。臭氧多相催化氧化技术去除水中的多环芳烃时，很好地解决了吸附剂的再生问题、可能造成的二次污染问题和化学法所面临的PAHs扩散速率慢的问题，具有其他工艺所不能比拟的优势，是很有研究价值的课题。关键词：多环芳烃；臭氧多相催化氧化；反应机理中图分类号：TQ031.7文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)08-0001-005收稿日期：2009-10-12基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07425-007）作者简介：刘浩（1982－），男，博士研究生，主要从事水处理理论的研究工作；E-mail：liuhao8203@163.com联系作者：邓慧萍，教授，博士生导师；E-mail：denghuiping@sina.com第36卷第8期2010年8月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.8Aug.,20101以去除污泥或土壤中的PAHs，也可以去除水中的PAHs，但物理法只是PAHs在相态上的转移，并没有减小其毒性，很容易造成二次污染，同时吸附剂和洗涤剂的再生问题一直没有得到很好的解决。化学法主要是指利用氧化剂的氧化能力去除有机污染物的技术，常用的氧化剂包括O3、超声、UV和H2O2等；可以彻底改变PAHs的分子结构，杜绝二次污染的问题，但是其费用较大，而且土壤中和水中的PAHs的扩散系数都比较低，使其在应用中受到限制。2臭氧多相催化氧化技术的研究进展2.1催化剂常用的催化剂有金属氧化物（MgO、SnO2、MnO2等）、负载型催化剂（Cu/Al2O3、Ce/AC、Pt/SiO2等）、活性炭（ActivatedCarbon，AC）和天然矿物（沸石、矾土、针铁石矿及火山砂等）。2.2催化性能臭氧催化氧化可以提高污染物的降解率，与单独的O3处理相比，Pt/Al2O3、Y-沸石或b-MnO2作为催化剂时，苯酚的去除率都有明显的提高[19-21]；臭氧催化氧化还可以显著的提高对污