_污水高级氧化技术的研究现状及其新进展

随着废水中污染物的种类和污水的排放量急剧地增加，人们对水质处理的标准提出了更严格的要求。一些传统的污水处理方法在工艺、经济和效率方面无法满足污水处理的新要求而受到严重的挑战。目前，污水处理的方法主要有生物法、化学法和物理法以及它们的组合工艺。大量实验研究和水处理的实践表明AOPs具有去污效率高、反应速率快、不产生二次污染、应用灵活等特点，在污水处理方面具有重要作用。本文综述了几种AOPs的新进展并从工业化应用的角度探讨了高级氧化技术的研究方向。1高级氧化技术及其理论GLAZE[1]等人于1987年在FENTON、WIESS等人的基础上正式提出了高级氧化技术的概念。HOIGNE等在20世纪90年代对AOPs进行了系统地阐述，他认为AOPs是通过不同途径产生·OH的过程，形成的·OH能有效降解水体中的污染物。经过几十年的发展，AOPs已成为一种“绿色技术”，并在污水处理领域等到进一步的推广与应用。目前，学者普遍认为：AOPs是指在辐射、电、超声、催化剂等反应条件下，生成具有强氧化活性的·OH并经过一系列的加成、电子转移、断键等反应将有机物降解为小分子产物（无机盐、CO2、H2O）的一种新技术[2-4]。AOPs特点有[5-6]：1）产生大量活性极强的·OH（E=2.80V），为臭氧（E=2.07V）的1.35倍仅次于氟气（E=2.87V），·OH作为反应的中间产物，可诱发后续的链反应；2）·OH氧化水中的有机物，将其降解为CO2和H2O、无机盐，且无二次污染；3）污染物被降解的过程是一种物理与化学的综合过程，较易控制；4）AOPs应用方便灵活，不仅可单独用于废水预处理和深度处理，而且可与其它技术组合联用，以提高废水处理效能和保证出水水质。·OH在降解有机污染物的过程中涉及加成、夺氢和电子转移等机理。加成是指·OH加成到不饱和碳C=C上；夺氢是指有机污染物的C－H键被·OH破坏，·OH夺取一个H形成H2O；电子转移是指离子有机物将电子转移给·OH，进而形成OH-。根据自由基产生的机理以及氧化条件，AOPs可分为Fen-ton法、超声法、O3法、超临界水氧化法、光化学催化氧化法、湿式催化法和过硫酸盐氧化法等。2高级氧化技术的新进展2.1Fenton氧化法Fenton氧化法是Fenton于1984年氧化处理酒石酸的过程中首次发现[7]。常见的Fenton法是引入Fe2+催化H2O2产生·OH，·OH氧化大分子物质为为小分子物质·OH的产生具体见（1）式所示[8]。王汉道[9]的研究表明Fenton-PAC工艺对高浓度乳化液废水中COD的去除可达87%。Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-。（1）影响Fenton法的因素主要有pH、Fe2+与H2O2投加比例、时间，但是对pH要求更为严格。近年来超声、光、电磁等引入Fenton体系中，以强化产生更多的·OH，使得Fenton法具有更高的氧化效能，污水高级氧化技术的研究现状及其新进展赵霞，ISMOILOVBakhrom，李亚斌，李响，张航，胡涛（兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州730050）摘要：高级氧化技术（AOPs）在污水处理方面具有高效、快速、无二次污染等特点而受到研究者的广泛关注。本文介绍了高级氧化的技术理论，并对Fenton法、超声氧化法、O3法、超临界水氧化法、光催化氧化法、催化湿式氧化法和过硫酸盐氧化法的新进展进行了综述，并从工业化应用的角度探讨了污水高级氧化技术的发展趋势。关键词：高级氧化；羟基自由基；硫酸根自由基；氧化中图分类号：X523文献标识码：A文章编号：1000-3770(2018)04-0007-004收稿日期：2017-08-17基金项目：国家自然基金项目（21667017）；甘肃省自然科学基金（1506RJZA102）；国家大学生创新训练项目基金（201510731005）作者简介：赵霞（1977－），女，博士，教授，研究方向为绿色水处理技术开发与污（废）资源化；电子邮件：zhaoxia@lut.cn第44卷第4期2018年4月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.44No.4Apr.,2018DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2018.04.0027能适应更多种类废水的处理。任百祥[10]等人采用超声-Fenton法处理高浓度玉米淀粉废水时发现超声波的使用能够产生更多的自由基，COD的去除率达到92%。李章良[11]等研究表明，在最佳实验参数下，UV+Fenton技术对皮革废水中COD和色度的去除率分别为72.4%和98.37%。此外，李亚林[12]等研究表明Fenton氧化法-骨架构建体技术对改善污泥的脱水性能具有显著功效。2.2超声氧化法超声氧化技术是指利用一定频率（>16kHz[13]