4-高级氧化技术在水处理中的研究进展(2013)

水污染控制技术水污染控制技术废水处理高级氧化技术进展2013年10月四川大学建筑与环境学院赖波副教授/博士四川大学建筑与环境学院赖波副教授/博士1.AOPs技术技术20世纪世纪80年代发展起来的高级氧化技术（年代发展起来的高级氧化技术（AOPs）能够利用光、声、电、磁等物理和化学过程产生的高活性中间体）能够利用光、声、电、磁等物理和化学过程产生的高活性中间体·OH，快速矿化污染物或，快速矿化污染物或引言提高其可生化性，具有适用范围广、反应速率快、氧化能力强的特点，在处理印染、农药、制药废水和垃圾渗滤液等高毒性、难降解废水方面具有很大的优势。提高其可生化性，具有适用范围广、反应速率快、氧化能力强的特点，在处理印染、农药、制药废水和垃圾渗滤液等高毒性、难降解废水方面具有很大的优势。AOPs目前已成为水处理领域的研究热点。高级氧化技术主要分为目前已成为水处理领域的研究热点。高级氧化技术主要分为Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法等几类。极少。等几类。极少。2几种高级氧化技术几种高级氧化技术2.1Fenton氧化法•Fenton法是在pH为2-5的条件下利用Fe2+催化分解H2O2产生的·OH降解污染物，且生成的Fe3+发生混凝沉淀去除有机物，因此，Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用由于HO价格昂贵Fenton法单独使用成几种高级氧化技术理中具有氧化和混凝两种作用。由于H2O2价格昂贵，Fenton法单独使用成本高，通常是和其它生物、混凝、吸附等处理技术联用，将其作为生化处理的预处理或深度处理，以提高处理效果和降低成本。可采用Fenton法对经A2O工艺处理的焦化废水等进行深度处理。•近年来人们开始考虑使用光辐射（如紫外光和可见光）、电和微波等协同Fenton法处理制药废水、垃圾渗滤液等，以提高Fenton试剂的氧化活性，减少Fenton试剂用量和Fe2+污染，这类技术被统称为类Fenton法。表1对传统Fenton法和各类Fenton法进行了比较。此外，Fenton法可与活性炭协同处理垃圾渗滤液，活性炭在Fenton反应中同时具有吸附和催化作用。2几种高级氧化技术几种高级氧化技术2.1Fenton氧化法几种高级氧化技术反应机理优点缺点Fenton法Fe2+催化分解H2O2产生·OH降解污染物反应条件温和、设备投资省、操作方便、成本较低Fe2+用量大、H2O2的利用率不高，不能充分矿化有机物表1Fenton法和各类Fenton法的比较解污染物光-Fenton法UV和Fe2+对H2O2催化分解存在协同效应有机物降解速率快、矿化程度高、Fe2+用量减少、H2O2的利用率提高光能利用率低，能耗较大，设备和运行费用高，只适宜于处理中低浓度的废水电-Fenton法利用电化学法产生的H2O2和Fe2+作为Fenton试剂有机物矿化程度高，降解有机物的因素多：·OH氧化、阳极氧化和电吸附，适于处理高浓度且有毒性的有机物废水电流效率较低、能耗大、设备和运行费用高微波微波-Fenton法Fe2+和微波协同催化分解H2O2反应速率高、污染物降解程度高，Fenton试剂用量减少，而且微波辐射可促进溶液中胶体的絮凝能耗大、运行费用高、出水温度高2几种高级氧化技术2.1Fenton氧化法Fenton法的催化剂难以分离和重复使用反应pH值低会生成大量含几种高级氧化技术Fenton法的催化剂难以分离和重复使用，反应pH值低，会生成大量含铁污泥，出水中含有大量Fe2+会造成二次污染，增加了后续处理的难度和成本。近年来，国内外学者开始研究将Fe2+固定在离子交换膜、离子交换树脂、氧化铝、分子筛、膨润土、粘土等载体上，或以铁的氧化物、复合物代替Fe2+，以减少Fe2+的溶出，提高催化剂的回收利用率，扩宽pH值的适宜范围。2几种高级氧化技术2.1Fenton氧化法Fenton法的催化剂难以分离和重复使用，反应pH值低，会生成大量含铁污泥，出水中含有大量Fe2+会造成二次污染，增加了后续处理的难度和成本。近年来国内外学者开始研究将Fe2+固定在离子交换膜离子交换树脂氧化铝分子几种高级氧化技术，国内外学者开始研究将Fe2+固定在离子交换膜、离子交换树脂、氧化铝、分子筛、膨润土、粘土等载体上，或以铁的氧化物、复合物代替Fe2+，以减少Fe2+的溶出，提高催化剂的回收利用率，扩宽pH值的适宜范围。用浸渍法可将Fe3+固定在高岭石上催化降解活性黑5（RB5），150min内RB5的脱色率达99%。可将Fe(II)与壳聚糖（CS）和戊二醛（GLA）的交联物螯合制成Fe(II)-CS/GLA催化剂，在中性条件下催化降解三氯乙烯（TCE）；以针铁矿作为光-