高级氧化技术在污水处理中的应用进展分析

陆鹏飞 张泽建 李世杰

国电银河水务（青岛开发区）有限公司 山东青岛 266510

1 高级氧化技术的优势

高级氧化技术在有机废水的预处理方面已经获得巨大的关注。高级氧化技术通过产生羟基自由基来达到氧化处理的目的，而羟基自由基比氯气、过氧化氢等一般氧化剂的氧化电位高得多，所以可以产生更好的氧化效果。其具体优势如下:反应产生大量自由基，其氧化能力很强，其氧化电势（2．80V）仅低于氟（2．87V），还可以作为诱发链式反应的中间产物；羟基自由基可以和污水中被氧化的物质直接反应，且不产生新的污染物，无二次污染；不仅可以独自进行污水处理，还可以串联其他污水处理单元，使得处理效果更佳；操作容易控制，可以针对不同的目标进行处理[1]。

2 高级氧化技术概述

高级氧化技术主要是在化学氧化法的条件下发展出来的，对一些难降解有机污染物进行处理的新技术。这种技术在应用的过程中主要通过活性较强的羟基自由基和水当中的一些高分子有机物之间进行反应，最终对这些有机物进行处理，可以有效地分解水中的有机物，具有较好的应用效果。另外，需要在研究的过程中对细节进行有效地控制，提高效率，通过进一步的优化工艺参数等方法开发新型高效催化性能的催化剂和电极，并且注意在操作的过程中细化各种技术，仔细研究各高级氧化技术之间联用和高级氧化技术与其他水处理技术组合应用，这样才能提高氧化速率和效率。在实际应用过程中，需要加强管控，重视联系和实践，分析细节，结合其他生化处理和深度处理工艺等方式，这样才能进一步提高工业废水的处理效率，实现废水零排放处理目标，本质上将环境污染等问题解决。

3 高级氧化技术的具体应用

3.1 Fenton 法及类Fenton 氧化法

在酸性条件下，过氧化氢（H2O2）和亚铁离子（Fe2+）反应会发生剧烈而复杂的自由基链反应，生成大量具有强氧化能力的·OH等自由基，从而氧化降解废水中有机物。在Fenton 反应中，有机物的降解主要受溶液pH、Fe2+投加量以及H2O2投加量等条件影响，当溶液pH 在2-4 之间时，Fe2+催化活性最高。SungjunBae 等证明了使用黄铁矿作为催化剂的Fenton 反应体系中，在Fe（II）浓度增加到0．07-0．52mM，添加不同量的黄铁矿（0．5-4．0mM），在反应120s 内观察到双氯芬酸完全降解[2]。

Fenton 法和类Fenton 法具有低成本、操作简单、反应速率快、反应设备简单等优点，但Fenton 法和类Fenton 法氧化技术容易受pH、试剂投加量等条件影响。研究表明，pH 在2-4 之间时，Fe2+催化活性最高，处理效果最好，若废水的pH 为碱性，需要先对废水的pH 调至酸性，额外投加试剂使经济成本较高。若投加的Fe2+过量，反应结束后废水中会含有高浓度的Fe3+，导致废水颜色加深，产生二次污染；且过量的Fe2+可能会猝灭一部分·OH，影响废水处理效果。

3.2 催化湿式氧化法

催化湿式氧化法主要是在催化剂高温高压的条件下，将氨氮以及一些有机污染物分解成水、二氧化碳和氮气等无害物质。和传统的湿式氧化法相比，其压力相对较低，而且反应温度适宜，具有较强的氧化能力，能够大大地降低反应的成本。我国相关学者在研究的过程中制备了RuCu/TiO2 双金属催化剂，在操作的过程中对氨氮废水进行无害化处理。通过分析发现，氨氮的转化率能够达到90%，氮气的选择性超过85%。在实际应用的过程中，催化剂的催化活性基本没有产生变化，通过分析发现催化湿式氧化法和传统的知识氧化剂相比，具有反应时间短、有机物去除率高等诸多优点，在造纸黑液、农药废水、印染废水方面得到了广泛的应用，可以实现工业化。

3.3 超临界水氧化法

超临界水氧化法是在温度高于374℃、压力大于22．1MPa 的条件下制得超临界水，将其作为介质来氧化分解有机物。超临界水具有液态水和气态水的双重性质，气液相界面消失，成为一个均相体系，氧化反应速度快。超临界水同时也具备很好的扩散、传递性能，介电常数非常低，超临界水氧化法是新型的污水处理技术，和湿式氧化法比较类似，但也存在一定的不同之处，在超临界压力以及温度环境下，对有机物进行降解，反应速度非常快，且反应器体积比较小，促使有效分离无机盐，这样能够省去分离处理环节，还能够产出工业用盐，而湿式氧化技术是不具备的。虽然超临界氧化技术的应用前景十分广阔，但对于高温、高压等基础反应条件及环境要求比较严格，在氧化环境下，金属设备也比较容易被腐蚀。

3.4 电化学氧化法

电化学氧化法主要是通过催化活性电极反应而最终产生羟基自由基，可以将一些难以降解的污染物有效处理。在操作过程中，需要对高效催化性能的电极进行开发。我国相关学者制备了Ti/SnO2+Sb2O3/FePbO2 阳极，并且将苯酚作为模拟污染物来进行实验。通过实验分析发现，苯酚的氧化去除率较高，主要是因为电极表面出现了羟基自由基造成的，该电极可以有效地去除苯酚，效果很好。

电化学氧化法的应用过程中不会出现二次污染，而且装置较为简单，工艺灵活，但是实际应用过程中电极寿命降，耗电量较大而且稳定性不高，还需要进行深入的实验和摸索，才能在工业当中大规模应用[3]。

4 结语

当前，高级氧化技术逐渐得到广泛应用，人们要持续极大技术研究力度，以便更好地发挥高级氧化技术的作用，提高污水处理效果。