高级氧化技术研究进展.docx

高级氧化技术研究进展【摘要】介绍了Fenton及类Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧类氧化法、超声氧化法、电化学氧化法等几种常见的高级氧化技术在水处理领域的发展现状。展望了高级氧化技术今后的主要发展方向。【关键词】高级氧化；废水处理；・OH引言随着城市和工业的快速发展进入水体的有机物的数量和种类都急剧增加造成了水资源的严重污染。利用现有的生物处理方法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难而高级氧化法（AdvancedoxidationprocessAOPs）可将污染物直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性能够使绝大部分有机物完全矿化或分解。随着研究的不断深入高级氧化技术应运而生并有了显著进展。高级氧化技术又称深度氧化技术是20世纪80年代发展起来的一种用于处理难降解有机污染物的新技术。它通过各种光、声、电、磁等物理化学过程产生大量活性极强的自由基（如・OH）该自由基具有强氧化性氧化还原电位高达2.80V仅次于F2的2.87V。通过这种强氧化性来降解水中有机物最终被氧化分解为CO2和H2O。根据所使用的氧化剂及催化条件选取的不同高级氧化技术通常可以分为以下几类：（1）Fenton及类Fenton氧化法；（2）光催化氧化法；（3）臭氧类氧化法；（4）超声氧化法；（5）电化学氧化法等。1、Fenton及类Fenton氧化法1894年Fenton发现在酸性溶液中Fe2+和H2O2的混合溶液能迅速氧化苹果酸该研究为人们分析还原性有机物和选择氧化有机物提供了新的方法。因此把这种体系称为标准Fenton试剂使用这种试剂的反应称为Fenton反应[1]。Fenton法利用Fe2+和H2O2之间的链反应催化生成・OH自由基而・OH自由基具有强氧化性能氧化各种有毒和难降解的有机化合物以达到去除污染物的目的。传统Fenton法虽然具有氧化速率高等特点但也存在诸多问题。Fenton法处理废水所需时间长使用的试剂量多而且过量的Fe2+将增大处理后废水中的COD并产生二次污染。基于以上原因人们将紫外光、可见光等引入Fenton体系并研究采用其它过渡金属替代Fe2+这些方法可显著增强Fenton试剂对有机物的氧化降解能力并可减少Fenton试剂的用量降低处理成本被统称为类Fenton氧化法。2、光催化氧化法光催化氧化是目前研究较热的一项高级氧化技术。它是在光化学氧化的基础上发展起来的与光化学法相比有更强的氧化能力可使有机污染物更彻底地降解。光催化氧化技术就是利用催化剂来加快反应其中最重要的催化剂是半导体催化剂。光催化氧化技术使用的催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。其中TiO2是目前公认光催化反应中最佳的催化剂它具有活性高、稳定性好能够使有机物彻底降解不产生二次污染等优点且价格便宜因而是最常见的光催化产品[2]。Yeber等研究了将TiO2和ZnO固定在玻璃上光催化降解造纸漂白废水经过120min处理后废水的总酚含量减少了85%TOC减少了50%色度可完全去除处理后残留有机物的毒性比处理前大大减少高分子有机化合物几乎全部降解。3、臭氧类氧化法臭氧是一种强氧化剂用于污水处理可有效地消毒、除色、除臭、去除有机物和降低COD等。臭氧氧化法主要是通过两种途径来氧化降解有机物一是臭氧直接氧化二是通过形成的羟基自由基而进行自由基氧化。臭氧与有机物反应时速度快使用方便不产生二次污染在污水消毒、除色、除臭、去除有机物和COD方面有很好的效果。单独使用臭氧处理废水存在O3利用率低、氧化能力不足及O3含量低等问题而且臭氧发生器易损坏能耗较大处理成本昂贵且臭氧氧化反应具有选择性对某些卤代烃及农药等氧化效果比较差[3]。因此近年来发展了UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3、TiO2/UV/O3等组合技术其反应速率和处理效果都优于单独的O3氧化且能氧化O3单独作用时难以降解的有机物扩大了该技术处理污染物的范围。4、超声氧化法超声氧化法机理为利用频率范围为6kHz-1MHz的超声波辐射溶液使溶液产生超声空化在溶液中形成局部高温高压和生成局部高浓度氧化物・OH和H2O2并可形成超临界水。超声降解有机物主要是源于超声的高温热解反应、超临界水氧化以及自由基氧化反应。超声氧化法降解条件温和、效率高、适用范围广、无二次污染是一种清洁和很有发展潜力水处理技术。5、电化学氧化法电化学氧化法主要是通过电极作用产生超氧自由基（・O2）、H2O2、・OH等活性基团来氧化降解有机物。根据氧化机理的不同可分为阳极氧化