水处理高级氧化技术特性研究

丁文杰 吴静丽 王艺菲 何北京 李运林,2*

（1.周口师范学院，化学化工学院 466001 2.周口市环境污染防治与修复重点实验室 466001）

1 引言

众所周知，水是人类生命之源，是组成生物体的最重要物质成分，人类的生产生活时刻离不开水。若水质恶化将对人类活动造成巨大影响，甚至严重威胁到人类的生命，因此我们要不断地去保护水环境，珍惜水资源，有效地利用水资源，并不断地提高净化水环境的技术水平。随着人类社会和科学技术的进步，人们的生活水平和工业技术开始有了不断的提高，使得人们生活中和工业生产中的废水成分也越来越复杂，因此有效地处理污染水体的方法，也成为了人们研究的主要课题。

近年来，研究人员发现传统的水处理方法处理的废水水质已经很难达到国家所允许的标准，传统的水处理方法处理废水时很难彻底地降解各种污染物质，水质的污染程度也很难降低。为了更好地解决有机废水的高浓度难降解的水质问题，高级氧化技术开始进入到了人们的研究领域中，使得污水高效绿色处理技术进一步得到了快速发展。现今高级氧化技术在水处理中的应用也越来越重要了，因此本文将会对高级氧化技术进行深入的探讨。1987年，Glaze等人提出了用羟基自由基(·OH)等来作为主要强氧化剂的高级氧化技术(Advanced Oxidation Process，简称AOPs)，这种技术又被称作深度氧化技术[1]。AOPs是目前处理高浓度降解难有机废水中最具有应用前景的方法之一，其主要是通过光能、电能或外界的添加剂从而产生了一系列的物理和化学反应，生成的羟基自由基可以将较难降解的有机污染物在较短的时间内氧化为CO2、水和无机盐等物质。而传统的氧化法它的氧化剂是氧气，并用其参与氧化反应，最多见的传统氧化法有燃烧、氧化还原等方法。传统氧化法的氧化能力不强且氧化有选择性，为克服传统氧化法的不足，高级氧化技术开始出现在水处理工程中。高级氧化技术是在传统氧化技术上的一种改革，通过物理化学或者化学的一些方法将污染物进行了处理，使水体中的有机污染物质发生变化，从而转化为二氧化碳和水，或者还可以使污染物质成为小分子物质，且其毒性较低和较容易发生生物降解，从而更加有效的处理了水污染问题。该技术的核心是以生成具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在外界条件的支持下，有机污染物可以很容易被氧化成毒性较小或者无毒性的小分子物质。

2 高级氧化技术的特点

高级氧化技术是以羟基自由基(·OH)作为氧化剂的，且这已经成为了其最显著的特点，羟基自由基还可以与有机污染物发生反应，最终产物为CO2和H2O，从而达到有效的处理水污染的目的。与传统氧化法不同的是，高级氧化技术具有以下几种特点。

2.1 氧化能力强

对有机物具有超强的氧化性，羟基自由基可以不断的产生电子，且具备超强氧化能力，成为目前氧化能力最强的氧化剂存在于自然界中。在反应过程中，自由基生成之后，可以和更多的有机污染物发生反应，将有机物氧化成二氧化碳和水等无机物[2]。研究发现，高级氧化法在水处理中的氧化能力比一般氧化剂强许多[3]。

2.2 反应速度快，选择性小

用羟基自由基来处理含有害物质的废水时，羟基自由基将会与这些物质发生反应，从而达到有效处理废水的目的。而其它氧化性物质臭氧等与这些有害物质接触时，其反应速率相差甚大，这间接说明了臭氧对这些物质的氧化速度也相差较大。例如，臭氧对林丹和涕灭威的影响是最大的，在同等反应条件下，臭氧对林丹的反应速率常数要比对涕灭威的反应速率常数低出许多。如果用臭氧同时处理含有这两种有害化学物质的废水，那么臭氧将会与反应速率常数高的物质先发生反应，因为不能同时发生反应，所以另一种物质将不能达到处理目的。因此，利用羟基自由基的高级氧化技术具有反应速度快，选择性小的特点。

2.3 有效减少THMs生成量

当对含有有机物的水体进行氯消毒的时，这个过程中会产生三卤代甲烷类的副产物(THMs)，这种产物具有致命危险，可以产生致癌和致畸物质，因此在水处理过程中，要尽量的减少THMs的生成。而被认为在天然水体中卤素的主要吸收者为腐殖酸和棕黄酸，它们在氯消毒的过程中会影响到THMs副产物的生成[4]。高级氧化技术不仅可以有效地减少THMs的生成，而且还能使其他物质氧化生成CO2和H2O等。当水体中存在THMs物质时，高级氧化技术也可以将这些物质部分去除，还可以有效地减少溴代有机化合物的产生[5,6]。

虽然一般的氧化剂也可以把一些的大分子有机物转化成为小分子有机物，来减少部分的THMs产生的可能性，但是普通的化学氧化剂都很难达到完全消除THMs目的。如果水中含有溴化物时，臭氧在处理含棕黄酸的水时将会导致嗅代有机化合物的生成。高级氧化技术不仅可以有效的使THMs减少，而且还能使其他物质氧化生成CO2和H2O等无污染物质。当水中存在THMs物质时，高级氧化技术也可以将这些物质部分消除，还可以有效地减少生成溴代有机化合物。

2.4 处理效率高

由于经典氧化法的氧化能力比高级氧化技术的氧化能力弱，或者由于其它某种原因，导致了经典氧化法不能同高级氧化技术一样达到彻底去除有机污染物和降低TOC和COD的目的。由于高级氧化技术在氧化过程中含有羟基自由基，而羟基自由基也能与这些氧化产物氧化生成二氧化碳和水，因此高级氧化法能够有效地处理水体中的各种有机杂质。高级氧化法在实际生活中的应用非常广泛，处理对象也很多。比如，在使用O3/超声波时，处理人工合成的棕黄酸溶液的同时TOC的去除率达到了90%以上。

3 结论与展望

高级氧化技术能有效去除或降解水体中的有毒有害污染物，作为生化处理的预处理技术，还能降低污（废）水处理成本。高级氧化技术的产生，不仅保护了水环境，而且解决了水体污染造成的各种环境问题，可以作为水处理的一种新技术。高级氧化技术使用过程中无选择性，可以高效地去除各种有机污染物质，可以将其彻底转化为无害物质，是一种绿色高效的水处理技术。

高级氧化技术在实际生活中应用广泛，大多应用于水处理方面。每种高级氧化技术的发展方向都不同。随着污染的加重，当经典氧化法不再可以有效的处理废水时，高级氧化技术出现在人们的视野中，此后高级氧化技术便不断的发展，更加有效的处理了水中的污染物，但高级氧化技术的价格较昂贵，许多地方很难能够使用这种技术，我国还在进一步研究，希望以后能用最低的成本使用高级氧化技术，并且最有效地处理各种受污染的水体，高级氧化技术在未来水处理领域中的发展前景会更加广阔。