水处理中高级氧化技术的应用探析

陈君

【摘要】文章在全面阐述高级氧化技术概念和特点的基础上，对当前我国水处理中常用的几种高级氧化技术做出具体分析，认为未来高级氧化技术在水处理应用中将有着更为广阔的发展前景。

【关键词】水处理；高级氧化技术；应用

现阶段，我国经济得到迅猛发展，但同时有限的水资源出现严重污染，水环境质量急剧下降，成为不容忽视的环境问题之一。而化学氧化方法能针对废水中的相对分子质量大、可生化性差的物质进行直接氧化或矿化，提升水处理质量。

一、高级氧化技术

高级氧化技术最早是在1987年由Caze等提出的，它能有效对废水中难以降解的有机物进行处理。其显著性特点为：能通过羟基自由基为主的氧化剂联合有机物进行反应，进而生成能继续参与·OH链式反应的有机自由基，或者也可以经由有机过氧化自由化的生成来氧化分解，从而最终降解为CO2和H2O，实现对废水中有机物的氧化分解目标。

二、水处理中高级氧化技术的应用

当前在水处理中，有以下几种常用的高级氧化技术。

（一）化学氧化技术

化学氧化技术包括Fenton法与类Fenton法两种。前者是指利用Fe2+催化分解H2O2产生·OH降解污染物的氧化技术，其在水处理中有氧化和混凝两种作用。该技术通常联合其他生物、混凝、吸附等处理技术来进行预处理或深度处理，从而降低成本，提升水处理效率。后者则是指近年来人们将Fenton法与光辐射、电荷微波等联合起来形成的氧化技术，从而降低Fenton试剂用量，减少Fe2+污染。Fenton法与这些类Fenton法的优缺点对比如表1所示。水处理中常用的化学氧化剂及其氧化能力如表2所示。值得注意的是，这些氧化剂产生的氧化反应的主反应都包括自由基反应

（二）光催化氧化技术

即基于光的激发和催化剂的催化作用，将反应出的·OH氧化分解有机物。其常用的催化剂包括TiO2、WO3、Fe3O4、ZnS等。早期是以TiO2粉末为催化剂进行氧化的，但在实际操作中存在难回收、催化剂易流失、高费用等缺点。此后有学者研究出种种取代TiO2粉末的催化剂，如TiO2薄膜、复合催化薄膜、纳米TiO2、TiO2复合溶液等，均获得一定的降解效果，为氧化技术提供新思路。近年来，一些研究者开发出部分新型的复合光催化剂，如BiPO4这一利用热液法合成的催化剂，其有着独特的非金属含氧酸结构；又如Ce0.99Fe0.01VO4这一通过溶液燃烧法合成的催化剂，其催化活性最好，且较TiO2降解更快。

（三）水热氧化技术

即于高温高压下，利用空气或其他氧化剂，分解废水中溶解及悬浮的有机物，从而去除BOD、COD、SS等。并且还技术还能按照不同的反应条件依次分为催化湿式、湿式、超临界水氧化技术等。国内有学者对焦化企业生产过程中产生的焦化废水进行处理时，采用催化湿式氧化技术，其中应用10g/L催化剂，以220℃为反应温度，以3.5MPa为氧气分压，进行为时2h的反应，最终结果显示，分别去除98.7%COD、97.9%NH3-N，提示水热氧化技术的优越性。

（四）其他高级氧化技术

除上述几种高级氧化技术以外，水处理中还包括其他类型的高级氧化技术，也发挥一定积极作用。首先，高压脉冲放电等离子体技术。这是一種集光、电、化学氧化于一体的新型高级氧化技术，其对有机污染物的氧化是通过放电产生的低温等离子体实现的，并能发挥自身综合效应有效实现对污染物的降解，有着效率高、无二次污染的优点，因此具有广阔发展前景。其次，超声。液体在高频声波作用下产生自由基，其极高的氧化性能对有机污染物进行氧化。此外，超声波还能基于自身的周期性波动，压缩或舒张液体介质，形成空化气泡，并且能不断的增大、崩溃这些空化气泡，气泡崩溃后会使周围产生瞬间高温及高压，促使大量能量进行释放，从而降解污水中那些难以降解的有机物。

三、结语

高级氧化处理技术在水处理中有着广泛的应用，能快速、彻底地对废水中的有机污染物进行降解处理。但是，从客观上来说，当前理论界尚未对高级氧化技术进行更深层次的研究，在反应机理、系统动力学、热力学等方面的研究尚处于浅显阶段，这就在很大程度上限制了该技术在水处理中的应用。因此随着当前科学技术的发展，应不断提升对高级氧化技术的深入研究，使得在不久的将来在水处理领域得到更为广阔的应用。

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