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综述与专论
高级化学氧化工艺在制浆废水处理的应用

武书彬
(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广州,510641)

摘要高级化学氧化(AdvancedOxidationProcesses,简称AOPs)是一项新兴的现代水处理技术,其在处理水
中难生物降解毒性有机污染物等方面具有广阔的应用前景。该文简要介绍了几种典型高级化学氧化工艺的基本
原理与特点,综述了AOPs技术在制浆造纸工业废水处理方面的研究进展,并就该技术在处理高浓难降解工业
有机废水方面的优势、存在的问题及发展前景作了一些评述。
关键词高级化学氧化光催化氧化有机污染物制浆造纸废水处理

水污染治理作为环保领域的重要研究课题对造纸工业实现清洁生产具有重要的意义。
受到全球范围的重视。近十多年来,国内外在除元素氟外,氢氧自由基OH·是氧化性最
造纸工业废水处理方面开展了较多的研究,其强的无机氧化剂,且OH·在较宽的pH范围内
研究范围几乎涉及物理化学法和生物法的各种有良好的稳定性。有OH·参加的高级化学氧化
处理工艺,但由于技术、经济等方面的局限处理工艺可使废水中有机污染物彻底分解为二
性,目前大多数都尚未在工业中得到实际应氧化碳和无机离子,是近年来日益受重视的污
用。以好氧糖、活性污泥法、生物膜法等为代染治理新技术[304],其在处理难生物降解有机
表的好氧生物处理工艺及近十几年发展起来的污染物方面的突出效果已展露出诱人的前景。
厌氧生物处理技术,在当前造纸工业废水处理本文侧重介绍高级化学氧化技术在处理造纸工
方面仍处于主导地位[1]。业废水方面的最新研究进展。
有机污染物的氧化降解可分为生物法氧
1高级化学氧化的特点与基本原理
化、化学法氧化和物理法氧化三大类。由于生
物氧化技术在处理有机污染物方面具有处理费高级化学氧化的概念是Glaze等首次提出
用低、适用范围广等特点,与化学法氧化和物理的,高级化学氧化工艺泛指反应过程有大量氢
[5]
法氧化工艺相比,废水生物氧化技术在过去的氧自由基参与的化学氧化过程。表1列出了
[6]
20年中得到了更多的重视和较大的发展。然目前文献所报道的污染物AOPs处理工艺。
而,废水中毒性物质的存在会给生物氧化处理废水中有机物的高级化学氧化工艺可分为两大
系统的稳定运行带来困难,对含难降解毒性有类,其一是O3、H2O2、O3/H2O2、UV/O3、
机物的工业废水,采用单一的生物氧化处理工UV/H2O2、UV/(O3+H2O2)等氧化剂直接参加
反应的均相反应过程其中有紫外光参加的氧
艺难以达到理想的处理效果。此外,生物氧化,
处理系统的启动期及其对废弃物的处理时间化反应通常也称为光激发氧化;其二是有固体
催化剂(型半导体材料)存在紫外光或可
长,处理效果受污染物特性、操作条件与环境因n,
素等影响较大。制浆造纸工业废水采用单一的见光与氧或过氧化氢作用下的非均相氧化反应
生物氧化处理技术存在着难降解高分子有机物
收稿日期:1999202201(修改稿)
去除不彻底、处理后废水色度仍较高、COD去
该课题得到中科院有机地球化学国家重点实验室开放基
[2]
除率不够理想等不足之处。因此,研究控制金、华南理工大学自然科学基金与制浆造纸工程国家重点实
和消除制浆造纸废水污染的新技术和新方法,验室开放基金的部分资助。
1999年9月ChinaPulp&Paper·34·

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表1典型的AOPs工艺物难以被过氧化氢处理,对高浓度难降解的污
11均相反应染物(如高氯代芳香烃),仅使用过氧化氢氧
有辐照
O3/UV化效果也不十分理想[9]。
H2O2/UV
电子束UV/H2O2化学氧化反应的基本原理为,
超声波(us)
H2O2受到一定能量的紫外光(λ<300nm)激
H2O2/us
UV/us发后,形成氢氧自由基,反应如下式:H2O2+

无辐照O3/H2O2hγ(λ<300nm)→20H·。影响UV/H2O2氧化
-
O3/OH反应的主要因素有有机物初始浓度、
2+:H2O2
H2O2/Fe
21均相反应用量、紫外光波长与强度、溶液pH值、反应

有辐照TiO2/O2/UV温度与时间等。光强度与反应速率成正比。

TiO2/H2O2/UV
UV/H2O2氧化体系的最佳pH值与处理的对象
有关。反应温度对低分子量的卤代脂肪族有机
过程。
物影响较大,但对芳香族化合物的影响不大。
111均相化学氧化[3010]
已有研究表明:UV/H2O2氧化处理过程对
11111O和UV/O氧化
33有机污染物浓度的适用范围很宽,从几十mg/
O具有很高的氧化电位(E=2107V),
30L到上千mg/L,但从处理效率与成本来看