高级氧化技术的研究进展

第32卷第3期Vo1．32NO．3重庆工商大学学报(自然科学版)JChongqingTechnolBusinessUniv．(NatSciEd)2015年3月Mar．2015doi：10．16055／j．issn．1672—058X．2015．0003．018高级氧化技术的研究进展术钱珍余，王涛，安雅敏，陈梅，蒋佳凌，徐瑞(1．重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400o30；2重庆31商大学环境与生物工程学院，重庆400067)摘要：高级氧化技术(AOPs)对高浓度、高毒性、可生化性差的工业废水有很好的降解效果；介绍了高级氧化技术的特点，并综述了化学氧化、光化学催化氧化、水热氧化技术、超声氧化技术以及高压脉冲放电等离子体等高级氧化技术及其在水处理中的应用。关键词：高级氧化技术；水处理；有机污染物中图分类号：0623文献标志码：A文章编号：1672—058X(2015)03—0083—05随着我国经济的不断发展，以各种途径进入水体的有机污染的种类、数量和复杂性也不断的增加，使得水环境污染越来越严重，水环境质量急剧下降。传统的处理有机物的方法是生物降解和传统的物理一化学法。然而，部分化学性质稳定，难以被微生物和常见化学氧化剂降解，因此，高级氧化技术(AOPs)在不久的将来成为最好的选择。对化学氧化、电化学氧化、光化学催化氧化、湿式空气氧化、超声氧化法、超临界水氧化法以及高压脉冲放电等离子体等高级氧化技术及其应用进行了综述。1高级氧化的发展及特点1．1高级氧化的发展Santiago等人提到大多数AOPs的操作反应中，有很大的相似性，都是羟基自由基(·OH)参与反应。羟基自由基(·OH)具有极度不稳定性，光谱性，无选择性和化学反应速率极快，是一种强氧化剂，各种氧化剂的氧化电极电位见表1。YangDeng等人也提到许多研究已经发现硫酸根自由基(氧化还原电位为2．6V)是一种比羟基自由基在污水处理中更有效，半衰期更长，更强的氧化剂。该类是基于硫酸根自由基的高级氧化技术(SR-AOPs)。表1各种氧化剂的氧化电极电位氧化剂方程式氧化电极氧化剂方程式氧化电极·OH·OH+H+e一§H2O2．8高锰酸根MnO4-+8H+5e一甘Mn+4I-I2O1．52臭氧O3+2H+2e一甘H2O+O22．07二氧化氯C102+e一§Cl一+021．50过氧化氢H2O2+2H+2e一铮2H2O1．77氯气C12+2e一甘2cl—1．30收稿日期：2014—10—15；修回日期：2014—11—20．基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07104—006)；重庆市城乡建设委员会资助项目(城科字2009第119号)．作者简介：钱珍余(199o-)，女，重庆人，硕士研究生，从事水污染控制与资源化利用等研究．重庆工商大学学报(自然科学版)第32卷1．2高级氧化技术的特点与传统的氧化技术相比，高级氧化技术具有较多特点：(1)反应体系中产生大量的氧化性极强的自由基，如·OH(氧化还原电位为2．8V)，·S04一(氧化还原电位为2．6V)；(2)反应速度快，大多数有机污染物在此过程中的氧化速率常数可以达到10～10MS～；(3)适用范围广，具有高氧化电位的自由基几乎可以将所有有机物氧化直至完全分解。2高级氧化技术的分类及应用2．1化学氧化技术2．1．1芬顿法与类芬顿法1984年，法国科学家Fenton在一项科学研究中发现酸性水溶液(pH=2～5)中，当Fe和H0共存的条件下可以有效地将酒石酸氧化芬顿法，因此将Fe／H0组合体系命名为芬顿试剂，方法称为Fenton法。Fen~n法实际上就是利用Fe催化H0分解产生·OH，·OH通过电子转移等途径传播自由基链反应，将有机物氧化。但Fenton法也存在很多问题，比如Fe用量大、H0的利用率不高，不能充分矿化有机物。光、超声和微波等被加入进Fenton工艺并在处理有机物方面取得了良好的效果f。MehmetA等人研究在向Fenton试剂中加入光化学(光-Fenton)和电化学(电-Fenton)，处理水体中的除草剂敌草隆。实验结果发现Fe／H：0／UV处理的敌草隆的氧化率和矿化率远远高于H：0／UV和直接的UV系统，处理3h，敌草隆的降解率达到了97．8％，其原因可能是光促进了Fe。和H0反应生成的·OH的量。在电-Fenton系统中，电催化产生·OH，降解速率极快，电流为300mA时，反应不到6min0．17mmoL的敌草隆完全降解J。2．1．2臭氧类高级氧化法(1)0氧化法：臭氧在水中有较高的氧化还原电位(2．07，仅次于氟)，在常温下即可自行分解，产生氧化能力极强的单原子氧(0)，羟基自由基(·OH)等J。近年为提高臭氧氧化效率相关组合技术出现，如UV／O3，H202／03、UV／H202／03、TiO