高级氧化技术在水处理中的研究进展

田智林

摘 要：为了从根本上解决水污染问题，相关人员开始在水处理工作中应用高级氧化技术，但高级氧化技术之中蕴含多种不同技术，这些技术在水处理中的应用效果各不相同。基于此，本文以高级氧化技术为基础，提出几种高级氧化技术的基础机理，以及其在水处理中的研究进展。

关键词：高级氧化技术;水处理;研究进展

在水资源污染情况持续加剧的趋势下，有关部门为了避免水资源污染对经济发展、大众健康等方面的危害，开始采用各种技术开展水处理工作，而高级氧化技术便是在这种情况下应运而生。高级氧化技术需要在外界条件的加持下才能产生自由基，通过自由基可以对水资源中的污染物起到降解效果，从而帮助有关部门强化水资源污染的处理效果。

1 光催化高级氧化技术的研究进展

光催化技术主要指的是一种光催化剂，它利用电极在接受太阳光照射条件下进行的化学反应，产生了大量氢气和少许氧气。而光催化氧化处理技术的主要降解作用机理亦就是产生一种高氧化性的自由基，与废水中的其他有机物进行反应，降解为无机小分子或阳离子，如二氧化碳、氯离子、水等。

TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2等，都是有机化学中光催化反应处理技术和氢氧化物反应处理技术中常用的一种化学催化剂。二氧化钛因其成本低、无毒、稳定性好而常被用于光催化剂。Xu通过溶胶-凝胶法等三维石墨烯- TiO2复合材料用于催化降解亚甲基蓝，结果表明，石墨烯配合TiO2提高了光催化降解性能，降解产物中无机小分子和部分无机离子，并验证了反应机理是在光照条件下，生成羟基自由基参与降解反应。Ma等人还成功发现，纳米TiO2在光催化剂的作用下，对亚甲基蓝的降解速度约为纯纳米TiO2的两倍，其在光谱中负载的能量大于一个纳米生物元素。催化剂可循环使用至少3次，提高了催化剂的效率。

2 臭氧高级氧化技术的研究进展

臭氧物质是一种效果较为理想的强烈氧化剂，在各种水溶液中都可以自发地被分解为形成各种的含氧自由基，但直接的氧化反应速度低，而且其化学选择性高。然而，在某些碱性的反应制备体系中，大量的OH可能会直接通过加速O3的酸性分解生成OH ，从而加快其他的反应过程。03氧化主要适用于难以进行生物氧化和降解的有机化工废水中，作为生物降解反应前预处理和制备的工艺，有效地提高了有机废水的生物化学可生化性。

臭氧层的氧化过程运行复杂成本高，氧化后该反应过程具有很强的化学选择性。近年来成功发展了UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3、TIO2UV/O3等多种组合氧化技术，其组合反应氧化速率和组合处理氧化效果都明显优于单独的O3氧化，且技术能有效氧化O3单独组合作用时难以直接降解的各种有机物，扩大了该氧化技术组合处理大气污染物的应用范围。通过比较综合实验，采用这种组合氧化技术应用可显著大幅提高原料氧化反应速率和提高处理缺氧效果、缩短氧化反应时间、降低03耗氧含量。为此，降低利用臭氧的综合生成利用成本、提高利用臭氧的综合利用效率、发展与促进臭氧利用相关的各种组合化学技术和各种催化利用臭氧合成氧化酶的技术都将是其未来发展的大方向。

3 超声高级氧化技术的研究进展

超声氧化技术的主要化学反应机理，源于各种的超声空气在化学中的热效应，以及在此过程可能引发的各种有关物理和自然界的化学变化。液体的现场处理声场真空气泡的气化破裂释放这个过程，其实也就是声场液体气泡集中了在一个声场液体中的全部能量，并迅速破裂进行气化释放的一个物理过程，即一种声场液体在一个声场声和超声波的强烈辐射下，迅速破裂产生空化后的液体气泡，这些空化后的液体气泡直接迅速吸收了在这个声场液体中的全部能量并在极短的很长一段时间内迅速发生崩溃或死掉并间接释放了在声场中的能量。

超声氧化技术对多种含氯脱卤有机化合物的快速脱卤、氧化降解效果显著，氯化卤代烃如苯酚、氯苯等认为含卤的氯脱卤有机物最终的脱卤降解反应产物为

CO、CO2以及HCI等，添加Q3、Fenton氧化试剂等超声氧化剂将进一步大大增强应用超声氧化降解法的效果，超声与其它各种氧化降解法的有机组合应用是目前的超声研究工作热点（201，对于水中各种污染物的氧化降解的超声研究仍然在很多实验室研究探索中的阶段。

4 湿式高级氧化技术的研究进展

该空气氧化合成技术的其特点主要是在几乎没有任何高温、高压和其他可机械操作性氨水的作用条件下，以大量液化氧气或其他氧化空气过程中水合物作为主要空气氧化剂并将空气氧化水中某些处于活性溶解态或水中处于活性悬浮态的其他固体有机物或水中处于活性还原态的其他固体无机物，生成大量的二氧化碳和浓度的氨水等。采用了对高温高压湿式作业废水进行氧化处理去除的方法利用废水处理难燃易溶可降解物质工业废水农药食品加工作业废水，在最佳废水氧化去除操作期和环境氧化条件下，COD低的氧化废水去除率高达98%，色度高的氧化废水去除率在99%以上，流程简单且不容易对水造成任何物质二次污染。

在目前已有湿式氧化空气快速氧化的反应方法的相关技术基础上逐步创新发展出并形成应用起来的一种新型催化剂使它是一种湿式氧化空气快速氧化的反应方法，通过增加技术上的投入或者添加多种新的催化剂使它可以大大提高该空气氧化反应技术的湿式空气快速氧化化学反应处理能力、降低了该氧化技术反应物的氧化温度和空气氧化反应压力，从而可以大大降低了氧化技术注入投资和氧化设备生产运行管理维护上的成本。

5 结束语

综上所述，如果在水处理中单独使用一种氧化技术，既需要耗费大量成本和时间，还可能导致污染物无法得到有效处理，因此，未来在开展水处理工作时，最好将多种高级氧化技术相互结合，将此作为研究方向与目标，深入其中继续学习并掌握高级氧化技术的机理、作用以及价值，使其充分互补技术不足、尽快真正实现现代工业化广泛应用。

参考文献：

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