高级氧化深度处理技术在水处理中的应用研究.docx

    高级氧化深度处理技术在水处理中的应用研究    Summary：高级氧化深度处理技术在水处理中的应用，不仅可以有效去除水中的有毒有害物质，保护水环境，而且可以节约水资源，提高水的再利用率此外，这种技术还可以用于工业废水的处理和回用，减少工业废水对环境的污染，实现经济效益和环境效益的双重提升因此，高级氧化深度处理技术在水处理中的应用具有重要的背景和意义Keys：高级氧化；深度处理技术；水处理；应用研究1高级氧化水处理技术的原理高级氧化水处理技术的原理是通过在水体中产生具有极强氧化性的氢氧自由基如羟基自由基(OH)来氧化水中的污染物其反应体系中常见的活性中心有铁离子、过硫酸根离子、臭氧分子等这些活性中心在水中激发而产生氢氧自由基例如，通过铁离子/过氧化氢的反应(Fe2+/H2O2)可产生OH自由基；通过过硫酸根离子/紫外线的反应(S2O82-/UV)可产生SO4-自由基；通过臭氧/紫外线的反应(O3/UV)可产生O自由基这些自由基的标准电极还原电位可达2.0-3.0V，具有极强的氧化性，能与水中的污染物发生氧化反应从而将其快速氧化为无害的小分子物质最终矿化与传统的氧化剂如氯气相比，高级氧化技术采用的活性中心种类繁多，可通过不同氧化体系组合产生不同种类和浓度的自由基，从而对各类难降解有机物(如苯、甲醇、甲酚、氯苯等)都有很高的去除率，可在几分钟内将这些污染物的COD去除达90%以上，具有极强的氧化性和适应性。

2高级氧化深度处理技术在水处理中的应用的优势（1）无二次污染高级氧化深度处理技术是一种先进的水处理技术，其最大的优势在于无二次污染传统的水处理技术在去除污染物的同时，往往会产生大量的副产品或废弃物，这些物质如果处理不当，会对环境造成严重的二次污染然而，高级氧化深度处理技术却能够有效地避免这一问题高级氧化深度处理技术采用的氧化剂通常是氧气或者过氧化氢，这些都是自然界中广泛存在的物质，不会对环境造成额外的负担2）节约能源和资源传统的水处理方法通常依赖于化学药剂或物理过滤等手段，这些方法在处理过程中会产生大量的废水、废气和废渣，对环境造成严重污染而高级氧化深度处理技术则通过利用光、电、声等能量形式，将水中的有害物质氧化分解为无害或低毒的物质，从而实现水质的净化这种方法不仅能够有效去除水中的污染物，还能够减少废水、废气和废渣的产生，降低对环境的负荷此外，高级氧化深度处理技术还可以实现能源的回收和再利用，进一步提高能源利用效率3高级氧化深度处理技术在水处理中的应用3.1电芬顿氧化法电芬顿是指在芬顿反应的基础上通过增加电场作用提高反应效率的一种方法，它有几种不同的形式：①牺牲阳极法，通过阳极产生亚铁离子，同时加入双氧水，利用电场作为预处理方式，提高电芬顿的处理效果；②惰性电极法，通过阴极产生双氧水，减少或不外加双氧水，避免因易制爆的双氧水产生的储存和运输成本以及安全问题；③惰性电极法阴极将三价铁转化为二价铁，降低了亚铁离子的使用量。

无论采用哪种形式的电芬顿，都是利用电化学的阳极氧化和阴极还原作用来减少药剂使用量的，并在电场的作用下提高反应效率电芬顿的应用领域广泛，例如刘薇等人就利用电芬顿法研究印染废水中COD去除率的影响因素实验结果表明，当电解电压为8V时，电解电流密度为400A/㎡，硫酸亚铁的浓度为15mmol/L时，印染废水的处理效果最好EYUEPATMACA以铸铁为阳极，通过改变反应条件来研究电芬顿法处理垃圾渗滤液的影响因素在pH为3，外加直流电流3A，双氧水的浓度为2000mg/L时，COD去除率达72％，总磷去除率达87％，氨氮去除率达28％说明牺牲阳极法对垃圾渗滤液的处理具有良好的效果徐皓采用复合阳极和阴极的电芬顿系统处理苯酚废水在pH=3，曝气速率为0.4L/min，电流密度为10.0mA/cm的条件下，总酚和COD的去除率分别为98.7％和85.6％3.2光化学氧化法光化学氧化法利用光化学原理来产生羟基自由基，实现污染物降解，其氧化能力强，反应条件温和目前，该方法在水处理中得到广泛应用根据羟基自由基产生方法的不同，光化学氧化法主要分为两种一是光激发氧化法，其主要利用O3、H2O2等氧化剂在光辐射条件下得到羟基自由基；二是光催化氧化法，需要在反应溶液内投放一定比例的半导体催化剂，再通过紫外线照射得到羟基自由基。

光激发氧化法的水处理效果非常突出，它能够有效处理水体中难降解有机物，但会带来一些消毒副产物，因此不建议直接将光激发氧化法处理后的水作为生活用水，但可以将其用于不涉及人体健康的场合反观光催化氧化法，其氧化能力强于光激发氧化法，原因在于其使用的催化剂为TiO2、WO3等，这些催化剂不仅具有极高的化学稳定性与催化活性，还具有耐光腐蚀、成本低、无毒等优点，因此实际应用中光催化氧化法更为常见光催化氧化法应用非常广泛，它能用于染料废水处理，也能用于垃圾渗滤液处理3.3过硫酸盐氧化法过硫酸盐氧化本质上是一种类Fenton氧化体系，通过过氧化单硫酸盐（PMS）和过氧化二硫酸盐（PDS）产生SO4•−（2.5-3.1V），展现出比·OH（1.8-2.7V，<1μs）更高的氧化还原电位和更长的使用寿命，相比Fenton反应有更宽的pH适用范围SO4•−具有强氧化性，在理论上能够氧化绝大多数的有机污染物，在一定程度上填补了某些·OH无法氧化的污染物系空白过硫酸盐氧化法的关键在于过硫酸盐的激活，激活方式包括使用外部能量活化剂（超声波、热和紫外线），均相或非均相过渡金属（Fe、Co、Mn），化学活化剂（碱、酚、醌）和碳基催化剂等，通过激活后产生的SO4•−能实现对难处理有机污染物的高效降解。

因此，过硫酸盐的高效激活方式成为本领域的研究热点当前，过硫酸盐氧化技术以过渡金属/PS、热/PS、UV/PS体系在应用上相对成熟过渡金属活化由于无须外部能量输入、活化效率高而备受研究者关注，然而，过渡金属实际应用时往往存在金属离子浸出问题，易对水体造成二次污染，且应用成本较高有研究成果表明，在热活化PS的成本估算中能源成本占比达到86%-99%，热/PS体系具有广阔的应用前景在工业废水处理中，若能利用工业装置余热、废热或废水自身余热，便能突破过硫酸盐氧化技术工程应用的瓶颈，实现该技术在水污染治理领域的大规模应用3.4超声氧化法在废水处理中应用超声波氧化法可在16Hz到1MHz范围内借助超声波对废水进行处理，有着较强的穿透能力，使液体实现声空化，废水中的液体分子交替压缩，进一步扩张，废水就可以被净化和处理废水中声空化的过程使得局部的温度和压力升高，废水中的空化泡会压缩、崩溃，在较小的空间内能量进一步释放，有机物瞬间溶解，产生的一些空气气泡消失，其降解的速度非常快，降解条件温和，降解的过程中不会造成二次污染超声氧化法与Fenton法联合使用，可以有效处理染料废水，而且处理的效果比较好已有试验结果表明利用超声波与TIO2光催化联合处理垃圾渗滤液，使得氧化剂的分解能力进一步强化，有效提升了处理的效果。

还有超声氧化法与光催化法之间的联合使用会使氧化剂的分解能力进一步提升，该种组合技术的应用在垃圾渗透液处理方面获得较好的效果4结束语目前，高级氧化技术与其他处理技术的联合应用已成为研究热点，这可发挥不同技术的协同作用，实现污染物的更深度处理展望未来，随着催化剂、膜材料等相关技术水平的不断提高，预计高级氧化技术处理效率会进一步提升，处理成本会进一步降低，在水环保事业中的应用范围也必将不断扩大，为实现水资源的高效利用和水生态环境的可持续发展发挥更大作用Reference[1]车赛男.关于工业废水污染治理途径与技术的研究[J].资源节约与环保,2020(9):91-92.[2]唐宝玲,刘慧丽.分析工业废水特点及处理方法[J].区域治理,2022(19):65-68.[3]郑琦琳.加快发展高级氧化水处理技术巩固提升厦门高品质水环境[J].厦门科技,2023(02):9-13.  -全文完-。