高级氧化技术处理有机废水探讨.pdf

云南环境科学2006,25(增刊):151-155CN53-1093/XISSN1006-947X

高级氧化技术处理有机废水探讨

王代平,胡海修,胡立(后勤工程学院,重庆400041)

摘要:探讨了高级氧化技术的特点和机理,介绍了以O3、H2O2、TiO2为基础的典型高级氧化技术
的应用情况,高级氧化技术可有效处理水中难降解的污染物,在水处理中具有广阔的发展前景。
关键词:高级氧化技术;有机废水;废水处理
中图分类号:X70311文献标识码:A文章编号:1006-947X(2006)增刊-0151-05

高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses,H2O2。除了加成反应外,O3还可以进攻具有最低
[2]
简称AOP)是一种新的有效处理难降解有机废水键能的键,使其断裂。在水中O3生成·OH主

的化学氧化技术,利用复合氧化剂或光照射等催化要有以下3种途径:①O3在碱性条件下分解生成

途径产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),·OH;②O3在紫外线光的作用下生成·OH;③

·OH具有以下特点:①氧化能力强,·OH的标O3在金属催化剂的催化作用下生成·OH。

准电极电势(2180V)仅次于氟(2187V),是一111O3/H2O2工艺

种氧化能力极强的氧化剂;②反应速率常数大,·Kuo、Duguet、Glaze等研究了O3/H2O2工艺过
OH非常活泼,与大多数有机物反应的速率常数在程,在降解废水中的有机污染物时发现,污染物的
106～1010mol-11L1S-1[1];③它是一种物理———化降解速率比单一氧化剂臭氧或过氧化氢显著加快。

学处理过程,选择性小,与反应物浓度无关,很容O3/H2O2体系在饮用水处理中应用最广泛,其操作
易加以控制,满足各种处理要求;④寿命短,·简单,只需要向臭氧反应器中加入过氧化氢即可,
OH寿命极短,在不同的环境介质中,其存在时间其反应机理如下:
有一定的差别,一般小于10-4s;⑤反应条件温自由基诱发过程:
--
和,处理效率高,节约能耗;⑥羟基自由基是高级O3+OH→HO2+O2(1)
-+
氧化过程的中间产物,作为引发剂诱发后面的链反H2O2HO2-+H(2)
--
应发生,对难降解的物质特别适用;⑦几乎无选择O3+HO2→·OH+O2+O2(3)
地与废水中的任何有机污染物反应彻底地氧化分-+
,HO2·O2+H(4)
解为二氧化碳、水或矿物盐,使有机污(废)水自由基·OH一旦产生,下面的传播过程(链反
的COD值大大降低的同时不会产生新的污染;同应)发生:
时·还具有杀灭细菌防腐保鲜的功效。
,OHO3+·OH→HO2·+O2(5)
在水处理领域中研究的高级氧化过程主要是以--
O3+O2→O3+O2(6)
-+
O3、H2O2和TiO2为基础的工艺过程,本文将探讨
O3+H→·OH+O2(7)
以这3种物质为基础的典型高级氧化技术。--
HO2+·OH→HO2·+OH(8)

1以O3为基础的高级氧化技术--
O+H2O→·OH+OH(9)
O3氧化法处理水中有机物是有选择性的,它
H2O2+·OH→HO2·+H2O(10)
取决于水中的组分通常对不饱和脂肪烃和芳香烃
,链的终止反应为:
类化合物比较有效,由于这类物质具有偶极性结
·OH+HO2→H2O+O2(11)
构通过偶极环上的加成作用反应生成
,O31,3,也存在下面的平衡:
臭氧化物。在水中臭氧化物分解为两性离子和羧基-+
H2OOH+H(12)
化合物不稳定的两性离子进一步分解产生羧基和
,根据以上机理,作者在StoppedFlow光谱仪反
应器中用实验验证了上述动力学模型[3]。若溶液
收稿日期:2006-03-03中存在污染物,它会和·OH自由基以及臭氧发生
作者简介:王代平,男,硕士研究生,从事水处理研究工作。
反应:
—151—
云南环境科学第25卷增刊2006年6月

P(污染物)+·OH→产物或中间物(自由用技术。

基反应)(13)113O3/金属催化剂工艺

P(污染物)+O3→产物或中间物(直接臭氧又称金属催化臭氧化,主要是以固体状的金属
化反应)(14)(金属盐及其氧化物)为催化剂,加强臭氧化反

基于上述反应机理推导出的动力学模型为:应。SokratovaNB等用O3/UV、O3/电解、O3/催

-d[O3]/dt={k1+a(1+k5[O3]/b)化剂3种方法处理焦化废水时得出最有效的是O3/
-
[H2O2]}[O3][OH](15)催化剂工艺,其中最活泼的催化剂是铜化合物以及

-d[P]/dt=a{k13+[P]/b}[O3]铜、锰、锌、钙的混合物。
-
[H2O2][OH](16)人们对催化O3分解的金属催化剂进行了大量
常数a为:的研究,冀