高級氧化技術處理有機廢水研究進展

賀祎 龔坤(.陜西化建工程有限責任公司， 楊陵 700； .長安大學， 西安 70054)

有機廢水來源廣泛，排出濃度高于2000mg/L，成分復雜,大部分不易被降解。一旦有機污染物在土壤、地下水中積累，會給整個生態環境和人類健康造成嚴重威脅。

常用處理有機廢水的方法有沉淀法、吸附法、生物法、化學法等，這些方法都有各自優勢，同時存在著缺點。為了實現對有機污染物徹底的清除，需要尋求更好的處理有機廢水的方法，最為顯著的是高級氧化技術。該技術的關鍵是產生活性自由基，進而對有機污染物進行氧化降解，得到CO2和H2O等小分子物質。高級氧化技術對有機污染物的氧化能力強、降解速度快、處理過程溫和。因此，高級氧化技術越來越得到研究人員的重視。

1 高級氧化技術

(1)濕式氧化法 濕式氧化技術中的氧化劑為氧氣，在高溫高壓下將有機污染物大分子進行氧化分解，生成二氧化碳和水等小分子物質。該技術分為氧氣從氣相到液相的傳質過程以及有機污染物的氧化過程兩個階段。

(2)臭氧高級氧化 O3的氧化還原電位較高(2.07V)，在殺菌消毒、有機物的脫色除臭等方面具有很大優勢。將其他水處理技術和O3進行組合為臭氧高級氧化技術，其機理是產生羥基自由基(·OH)，隨之誘發鏈式反應。

(3)超臨界水氧化 水在超臨界狀態下，密度低，氫鍵的量急劇降低，特點是介電常數低、擴散性高、傳輸能力強。有機物和氧氣在同一相中的溶解度極高，有機物極易被氧化，優點是氧化反應的進行不受相轉移的限制。

(4)光化學氧化 利用電磁譜中波長0.10～0.4微米的紫外光輻射，可強化氧化多種有機物。其原理為經紫外光照射的有機物分子吸收高能光子后變成激發態，激發態的分子在回到基態的過程中，形成離子或活性自由基。這些離子或活性自由基再將有機物氧化，使得其礦化為小分子物質。

2 催化-高級氧化協同技術

催化劑的加入會在加速氧化反應進程的同時增強氧化能力，二者展現出了較好的協同作用，特別適用于高濃度、成分復雜、難降解有機廢水，因而近年來發展較好。

(1)催化濕式氧化 催化濕式氧化主要是將催化劑加入到濕式氧化法中，催化濕式氧化技術的優勢在于催化劑的加入，保證了其操作條件比濕式氧化法更為緩和，且處理效率更高，因此，催化濕式氧化的設備和運行的成本更低。

(2)Fenton氧化和Fenton-like氧化 Fenton氧化在處理濃度高、難降解、毒性大的有機廢水具有很大優勢。Fenton法的特點是操作簡單、反應速度快、反應條件溫和。在常溫常壓下便可通過Fe2+催化H2O2，產生·OH，它的氧化性極強。

除此之外，在研究過程中出現了很多的Fenton-like法。Fenton-like也就是用非Fe2+作為催化劑，例如Fe3+、FeO、Fe3O4、Cu、Mn、Zn等離子或氧化物，都實現了Fenton氧化的效果，達到了濃度高、難降解、毒性大有機廢水的低值、環保技術降解。

(3)光催化 Carey等人在1976年發現TiO2在紫外光的照射下可以降解極難降解的多氯聯苯，除TiO2之外研究人員開發出了如CdS、ZnO等其他物質作為光催化劑。該過程實現了非均相反應，TiO2催化劑可有效的回收且二次利用，完成了低濃度有機廢水的有效去除。

3 紫外光增強的高級氧化技術

紫外光的優勢是清潔綠色、無二次污染，應用時可以直接分解有機污染物，也可以與常用的氧化劑聯合催化劑形成種類更多的高級氧化技術。

(1)紫外光光解 紫外光技術(UV)的關鍵技術因素是紫外光的照射，其機理是紫外光的高能使有機污染物的化學鍵斷裂或者分子結構發生異構化，以實現對有機污染物的降解作用[1]。UV的優勢是無二次污染，缺點是降解有機物所需時間較長、處理對象種類有限、能耗高。

(2)UV/H2O2UV/H2O2是將UV和H2O2聯合起來處理有機污染物的技術，在UV的高能處理條件下，加上·OH的強氧化能力，更容易將有機污染物徹底氧化分解。由于其氧化產物只有CO2和H2O等無機小分子物質，無二次污染。

(3)UV/O3將UV和O3聯合技術氧化性強于任何單獨的一種，而且降解有機物的范圍擴大，同時可以有效滅殺細菌、病毒等。UV/O3的機理為O3在UV照射下，產生O·再與水反應生成·OH 等，這些具有強氧化能力的自由基能進一步對有機物進行氧化分解作用。

4 結語

利用高級氧化技術在處理有機污染物具有很好前景，在未來的研究上，可以增強對多種高級氧化技術的聯合使用，也可以將研究重點放在對高級氧化技術的反應器的研究上。

[1]Lee H,Shoda M.Removal of COD and Color from Livestock Wastewater by TheFenton Method[J].J.Hazard.Mater.,2008,153:1314-1319.

[2]王宏志，侯志廣，趙曉峰,等.五氟磺草胺的光解特性研究[J].環境科學與管理,2013,38(7):23-25.