高级氧化法处理印染废水的研究进展

2016-06-30黄永茂河北化工医药职业技术学院石家庄050026

山东工业技术 2016年13期

黄永茂（河北化工医药职业技术学院，石家庄 050026）

高级氧化法处理印染废水的研究进展

黄永茂
（河北化工医药职业技术学院，石家庄 050026）

摘要：高级氧化法处理印染废水具效果明显、适用面广、处理彻底、无二次污染等优点，本文从氧化法原理、现状及发展趋势等方面综述了近年来Fenton氧化法、湿式氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法、超临界水氧化法、超声波氧化法及组合技术，并指出了高级氧化技术的发展趋势。

关键词：高级氧化技术；印染废水；降解；污染

0　引言

我国印染废水的排放量占整个工业废水排放量的35%以上。印染废水主要包括退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花、皂液、整理等工序产生的废水，是一种水量大、色度高、碱性强、有机物含量高且组分复杂、化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）高的废水，其水质变动范围大，废水中常含有染料、浆料、表面活性剂、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等［1，2］，是较难处理的工业废水之一。传统的处理方法普遍采用生化法、混凝沉淀法、混凝气浮、化学氧化及活性炭吸附法等。这些处理方法通常是将有机物转移到气相或固相中，消耗大量化学药剂的同时还会造成一定的二次污染，虽然具有操作容易、设备简单且工艺成熟的优点，但是运行成本高，实际回水利用率低。此外，当前国内外对染料废水的治理仍以传统的生化法为主，物理或化学法为辅。由于印染废水所含有机物可生化性能较差，所以处理效果往往不太理想，不能满足排放标准以及总量控制的要求［3，4］。

高级氧化技术原理是羟基自由基（·OH）通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径使水中的各种污染物矿化，使有害物质降解为CO2、H2O 和其他无害物质，或将其转化为低毒易生物降解的中间产物。

目前国内高级氧化技术主要有Fenton氧化法、湿式氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法、超临界水氧化、超声波氧化法及各种方法组合工艺等，其优点是适用范围广、处理效率高、反应速度快、不造成二次污染，能使许多结构稳定、甚至很难被生物降解的有机物转化为无毒无害可生物降解的低分子物质，具有较好的发展前景。

1　Fenton氧化法

Fenton氧化法是在酸性的条件下，以Fe2+作为催化剂，H2O2分解产生·OH，染料废水中的发色基团被破坏，从而降低废水的色度和COD，此外Fe2+在一定的条件下会生成Fe（OH）3胶体兼有絮凝作用，对CODCr及色度的去除也有一定的效果。史红香等［3］、王利平等［5］、李亚焕等［6］等开展了相关的研究工作，并取得较好效果。

Fenton氧化法处理废水所需要的时间较长，需要使用较多的试剂，H2O2利用率低，Fe2+的浓度在处理后期会增大，出水可能会带有颜色。为了提高Fenton试剂氧化反应的处理效果，一方面可将紫外光、可见光等引入体系，另一方面可使用一些过渡金属离子，如Co2+、Cd2+等代替Fe2+，可以有效地增强Fenton试剂对有机物的氧化降解能力，并可减少试剂的用量，同时将Fenton处理工艺同UV、光催化氧化、混凝沉淀等其他工艺联合使用。

2　湿式氧化法

湿式氧化法是在高温高压条件下，用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态有机物或还原态无机物的一种处理方法。该方法在彻底氧化一些难降解有机物、降低废水CODCr的同时还能提高废水的可生化性能，因此常将该工艺与生物处理工艺联合使用。该法操作条件较为苛刻，对设备要求较高，运行费用较高。近年来一些学者开始研究引入H2O2作为氧化剂［7］，添加催化剂［8］等提高湿式氧化技术的反应速率，降低反应条件的要求，从而扩大湿式氧化法的应用范围。

3　光催化氧化法［9-11］

光催化氧化法以TiO2、Fe2O3、SnO2、ZnO、WO3等半导体为催化剂，在光照（一般为紫外光）条件下，半导体表面发生电子跃迁形成具有很强的氧化性的空穴，空穴与氧化物表面吸附的水作用形成强氧化性的·OH，氧化分解有机物。光催化氧化法处理印染废水具有很好的效果，但高浓度、色度有机废水处理效果不理想，紫外光照射成本较高，因此工业应用还存在一定的限制。目前研究重点开发利用太阳光等可见光作为光源、对催化剂进行改性，以及开发组合工艺等。

4　电化学氧化法［12、13］

通过外加低压电场，在特定的反应器内，发生一定的化学反应、电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解的过程。目前电化学氧化法的理论有待进一步深入研究，此法受到污染物浓度、电极材料的选择等方面的影响。

5　臭氧氧化法［14-16］

臭氧氧化法是利用臭氧本身的强氧化性和臭氧在水中形成的活泼的羟基自由基作用于有机污染物上，起到脱色和降解有机物的作用。此法设备简单，占地少，容易自动化控制。郭春芳［17］将催化剂和臭氧一起作用于污水处理，取得了较好的效果。目前主要存在的问题是臭氧化学性质活泼，需要现场制备；臭氧溶解小，需要过量投加；臭氧发生器效率低，能耗大，主要用于预处理。

6　超临界水氧化法

超临界水氧化法是在温度、压力高于水的临界温度（374℃）和临界压力（22.1MPa）的条件下水中有机物被氧化的方法。该方法具有处理效率高、氧化彻底、有毒物质去除率高、适用范围广等特点。王齐［18、19］等从温度、停留时间、过氧比等考察了。但该方法在高温高压条件下，对设备材质要求高、对某些化学性质稳定物质处理时间较长、运行成本较高。

7　超声波氧化法［2］

超声波处理法主要机理在于超声波在水中产生空化气泡，空化气泡在形成和破解过程中会形成局部的增温，产生高温的热解效应，进入空化气泡中的水蒸气在高温高压下发生了分裂及链式反应，产生·OH、HOO·、·H等自由基以及和H2等物质，进而分解有机物，主要包括高温高压热解反应和自由基氧化反应。

8　各种方法组合工艺

各种氧化工艺都有自己的优缺点，尝试将其中的2种或2种以上工艺进行组合，开发新的组合工艺将是臭氧氧化技术处理印染废水的发展方向。严一超［19］、彭人勇等［20］使用O3-H2O2组合法、林琳［21］、秦洁琼［22］等采用超声/ Fenton耦合法、杨洁等［23］采用光-电Fenton耦合法处理印染废水。各种氧化技术还可以与其他物理、化学和生物技术进行组合。