淺談活化過硫酸鹽在工業廢水處理中的應用

羅靖琳，許文駿張嘉惠林源山

（1.生態環境部華南環境科學研究所，廣州 510535；2.廣州華科環保工程有限公司，廣州 510655）

近年來，基于活化過硫酸鹽的新型高級氧化技術，由于其相對于傳統過氧化氫氧化、高錳酸鹽氧化、臭氧氧化等技術具有低成本、穩定性強、氧化效率高等優點，越來越受到科研人員的關注[1]，常被應用于研究有機廢水、重金屬廢水處理，也可用于廢水消毒處理。更有研究指出，通過活化過硫酸鹽，能產生與羥基自由基（OH·）氧化還原電位相近、較羥基自由基（OH·）穩定、并能去除廢水中的氨氮的高氧化還原電位硫酸根自由基（SO4-·）[2]，具有替代傳統羥基自由基（OH·）高級氧化技術的良好應用前景。

1 活化過硫酸鹽技術

活化過硫酸鹽技術可分為均相體系活化、非均相體系活化（非均相催化劑活化）兩大類[3]。其中，均相體系活化主要包括熱活化[4-5]、紫外活化[6-7]、電化學活化[8]、過渡金屬離子活化[9]，非均相體系活化主要通過非均相催化劑（如活性炭[10]、氮摻雜碳納米管[11]）對過硫酸鹽進行活化。活化過硫酸鹽體系能產生硫酸根自由基（SO4-·，E0=2.5～3.1V）和羥基自由基（OH·，E0=2.8V），對廢水中的污染物進行強氧化處理。相對于傳統羥基自由基（OH·）強氧化技術，硫酸根自由基（SO4-·）更穩定、半衰期更長（SO4-·半衰期40 μs，OH·半衰期＜1 μs），能適應較復雜的環境，具有良好的應用前景[1]，具體內容詳見表1。

表1 活化過硫酸鹽技術分類

2 活化過硫酸鹽在工業廢水處理中的應用

2.1 有機廢水處理

通過活化技術提高過硫酸鹽的氧化性能，在有機廢水處理中擁有十分廣泛的應用前景，目前科研工作者對活化過硫酸鹽技術的研究也多用于有機廢水處理中，有資料表明通過活化技術處理的過硫酸鹽對相應有機廢水具有良好的脫色、降解能力[12]。

在紡織廢水脫色處理研究中，FO Kehinde等[4]發現熱活化過硫酸鹽具有良好的脫色處理能力：在60 ℃活化溫度下，熱活化過硫酸鹽可使紡織廢水脫色99%；在25 ℃環境溫度下，熱活化過硫酸鹽也可使紡織廢水脫色82.2%。而王炳煌等[12]利用廢鐵屑活化過硫酸鹽，用于降解0.5 m活性黑5（RB5）偶氮染料廢水，在pH=6的條件下，180 min去除率可達96.97%。

對于難降解工業有機廢水，J Deng等[9]利用零價鐵活化過硫酸鹽來降解水中的乙酰氨基酚（APAP），發現當零價鐵/過硫酸鹽摩爾比為1：1時，其對APAP（0.066 mm）的降解能力最強，可達93.19%。何芳等[13]通過電絮凝協同過硫酸鹽對經氫氧化鈉和氧化鈣預處理的含甲醛有機廢水進行深度處理，COD的去除率可達86.4%，得到了較好的處理效果。

2.2 重金屬廢水處理

在重金屬絡合物廢水處理中，常采用高級化學氧化體系進行破絡反應處理。在過去，高級化學氧化常被指基于羥基自由基（OH·）的強氧化性能對污染物進行破壞，從而達到處理污染物的目的[14]。但由于羥基自由基（OH·）在水體中存在的時間較短且易被滅活，具有更強穩定性能的活化過硫酸鹽高級氧化技術越來越受到重視[15]。張昊楠等[16]利用FexOy@ GAC活化過硫酸鹽，在初始pH值為3.0、沉淀pH值為9.0的條件下，對低濃度絡合銅廢水處理率可達98.6%，銅濃度可從13.6 mg/L降低至0.18 mg/L，達到污水綜合排放一級標準。李諾[17]利用鐵材料活化過硫酸鹽，通過硫酸根自由基（SO4-·）和羥基自由基（OH·）的強氧化作用，將水中的一價鉈氧化為三價鉈，并且在堿性條件下能有效提高鉈的沉淀性能。

2.3 船載壓載水消毒處理

活化過硫酸鹽也可應用于水體消毒處理。Samyoung Ahn等[18]利用零價鐵活化過硫酸鹽，研究其對硅藻（擬菱形藻）、綠藻（杜氏藻）兩種海洋浮游植物的滅活效果，發現投加4 mm活化過硫酸鹽能在5天內滅活擬菱形藻，并能在7天內滅活杜氏藻。此法可用于處理船載壓載水，減少有毒有害類群的非本地水生生物擴散的可能性。

3 結論

通過均相體系、非均相體系活化過硫酸鹽，產生硫酸根自由基（SO4-·）和羥基自由基（OH·），對工業廢水中的污染物進行強氧化處理。既可用于有機廢水、重金屬廢水處理，也用于廢水消毒處理。相對于傳統強氧化技術，活化過硫酸鹽技術具有低成本、穩定性強、氧化效率高等優點，在工業廢水處理中具有良好的應用前景。