光化学氧化.

光催化氧化法简介光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O 等简单无机物,避免了二次污染,简单高效而有发展前途.所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应.光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。

光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。

由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。

在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一。

印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。

其COD浓度达数千至数万mg/L,色度也高达数千至数万倍,可生化性差，很多废水还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等,严重污染水环境。

国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差,出水难以稳定达到国家规定的排放标准。

光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一，实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果.当进水COD Cr为1300 mg/L左右,色度为800倍时,经本法处理的废水,出水COD Cr达188 mg/L，色度为0～10倍，COD Cr 去除率达92％,脱色率几近100%.主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准.本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。

光催化氧化法原理光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如NO3—、PO43—、Cl-等。

深度氧化一、兴起水源水污染日益加重给水处理带来越来越大的压力和困难。

传统水处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒) 不仅不能有效地除去水中的有机污染物, 而且在处理后产生新的毒性很大的消毒副产物(如THMs)。

在传统工艺基础上改进消毒工艺, 如二氧化氯、高锰酸钾、臭氧消毒, 虽然相比较而言能有效地除去有机污染物, 减少T HMs 的生成, 但却产生新的消毒副产物；而吸附技术 (如GAC, PAC) 对THMs, 尤其是其中的三氯甲烷除去效果并不理想。

膜技术 (如MF, U F, NF, RO 和ED) 给水处理带来了新的曙光, 其对有机污染物有有效去除倍受人们关注, 但膜技术在水处理中的风险难以评价,而且存在较为严重的资源浪费和弃液的2次污染与处理, 在短时间内膜技术难以普遍推广。

寻求新的高效快速无污染水处理技术成为当今水处理的热点,深度氧化技术( Advanced Oxidation Processes) 就是在这样的背景下脱颖而出的.深度氧化技术是相对常规氧化技术 (氯气、二氧化氯、高锰酸钾、臭氧、过氧化氢) 而言的。

所谓深度氧化技术是指在水处理过程中充分利用自由基 (如OH) 的活性, 快速彻底氧化有机污染物的水处理技术。

其特征就是有大量自由基的生成和参与,反应速度快而且彻底, 并且不会产生类似和THMs 和HAAs 那样的消毒副产物 ( DBPs) 。

二、简介深度氧化技术 ( Advanced Oxidation Processes, 简称 AOP)是近年来发展起来的水处理新技术, 其特征是充分利用自由基 (如OH) 对水中的微量有机污染物进行快速而彻底地氧化, 而且反应后一般不会留下类似氯气消毒所产生的消毒副产物。

AOP 技术代表了水处理的1个发展方向。

从机理上, 深度氧化技术可以分为化学氧化和光化学氧化2大类。

化学氧化——1、湿气氧化法 (Wet Air Oxidation, WAO)所谓湿气氧化法,就是将含有有机微污染物的水在高温(175 ～325℃)和高压条件下与空气反应, 以去除水中有机物。

工艺方法——高级氧化技术工艺简介高级氧化技术（Advanced Oxidation Process，简称AOPs），利用反应体系中产生的活性极强的羟基自由基（·OH）来进攻有机污染物分子，最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小分子酸，是绿色环保、高效的废水处理技术。

目前，高级氧化技术主要有化学氧化、光化学氧化、光催化氧化、湿式催化氧化等。

由于AOPs 具有氧化性强、操作条件易于控制的优点，近年来引起越来越多的关注。

一、化学氧化法该法是用化学氧化剂将液态或气态的无机物或有机物转化成微毒物、无毒物，或将其转化成易分离形态。

水处理领域中常用的氧化剂为臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。

在苯酚废水处理工艺中，臭氧和过氧化氢的应用最为常见。

目前世界上已经有许多国家使用臭氧消毒，特别是欧洲在自来水厂水处理中多采用臭氧。

在臭氧氧化系统中加入固体催化剂，如具有较大表面积的活性炭等，臭氧、活性炭同时使用，起到催化作用，并可以吸附臭氧氧化后的小分子产物，两者联合增加溶液中的OH-，具有协同效果从而产生更多的羟基自由基。

过氧化氢是一种强氧化剂，在碱性溶液中氧化反应很快，不会给反应溶液带来杂质离子，因此被很好地应用于多种有机或无机污染物的处理。

过氧化氢用于去除工业废水中的COD已经有很长时间，虽然使用化学氧化法处理废水的价格比普通的物理和生物方法高，但这种方法具有其他处理方法不可替代的作用，比如有毒有害或不可生物降解废水的预消化、高浓度/低流量废水的预处理等。

单独使用过氧化氢降解高浓度的稳定型难降解化合物的效果并不好，可以通过使用过渡金属的盐类进行改进，最常见的方法是利用铁盐来激活，即芬顿试剂法。

可溶性亚铁盐和过氧化氢按一定的比例混合所组成的芬顿试剂，能氧化许多有机分子，且系统不需高温高压。

试剂中的Fe2+能引发并促进过氧化氢的分解，从而产生羟基自由基。

一些有毒有害物质如苯酚、氯酚、氯苯和硝基酚等也能被芬顿试剂和类芬顿试剂所氧化。

光化学反应原理光化学反应原理光化学反应在环境中主要是受阳光的照射，污染物吸收光子而使该物质分子处于某个电子激发态，而引起与其它物质发生的化学反应。

如光化学烟雾形成的起始反应是二氧化氮（NO2）在阳光照射下，吸收紫外线（波长2900~4300A）而分解为一氧化氮（NO）和原子态氧（O，三重态）的光化学反应，由此开始了链反应，导致了臭氧及与其它有机烃化合物的一系列反应而最终生成了光化学烟雾的有毒产物，如光氧乙酰硝酸酯（PAN）等。

光化学反应的发生必须具备的条件当光照射在物体上时,会发生三种情况:反射、透过和吸收。

在光化学中,只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。

因此,光化学反应的发生必须具备两个条件:一是光源,只有光源发出能为反应物分子所吸收的光,光化学反应才有可能进行。

二是反应物分子必须对光敏感(与其分子的结构有关) 。

即反应物分子能直接吸收光源发出的某种波长的光,被激发到较高的能级(激发态) ,从而进行光化学反应。

例如:卤化银能吸收可见光谱里的短波辐射(绿光、紫光、紫外光) 而发生分解:2AgBr=2Ag +Br2这个反应是照像技术的基础。

但卤化银却不受长波辐射(红光) 的影响。

所以,暗室里可用红灯照明。

由此也可看出,光化学反应的一个重要特点是它的选择性,反应物分子只有吸收了特定波长的光才能发生反应。

需要注意的是,有些物质本身并不能直接吸收某种波长的光而进行光化学反应,即对光不敏感。

但可以引入能吸收这种波长光的另外一种物质,使它变为激发态,然后再把光能传递给反应物,使反应物活化从而发生反应。

这样的反应称为感光反应。

能起这样作用的物质叫感光剂。

例如:CO2 和H2O 都不能吸收日光,但植物中的叶绿素却能吸收这样波长的光,并使CO2 和H2O 合成碳水化合物:CO2 + H2O=16 n(C6H12O6) n + O2叶绿素就是植物光合作用的感光剂。

光化学反应物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的光化学反应。

初三化学空气污染物包括哪些？初三化学空气污染物包括：1、二氧化硫SO2：二氧化硫是一种常见的和重要的大气污染物，是一种无色有刺激性的气体。

二氧化硫主要来源于含硫燃料（如煤和石油）的燃烧；含硫矿石（特别是含硫较多的有色金属矿石）的冶炼；化工、炼油和硫酸厂等的生产过程。

2、悬浮颗粒物TSP(如：粉尘、烟雾、PM10、PM2.5)。

3、氮氧化物NOx一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是常见的大气污染物质，能刺激呼吸器官，引起急性和慢性中毒，影响和危害人体健康。

氮氧化物中的二氧化氮毒性最大，它比一氧化氮毒性高4-5倍。

大气中氮氧化物主要来自汽车废气以及煤和石油燃烧的废气。

4、挥发性有机化合物VOCs（如：苯、碳氢化合物、甲醛）。

5、光化学氧化物（如：臭氧O3）。

6、温室气体（如：二氧化碳、甲烷、氯氟烃）。

五大空气污染物是什么空气中主要污染物有二氧化硫、氮氧化物、粒子状污染物、酸雨。

1.二氧化硫(SO2)二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生，其次是来自自然界，如火山爆发、森林起火等产生。

二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性，可损伤呼吸器管可致支气管炎、肺炎，甚至肺水肿呼吸麻痹。

短期接触二氧化硫浓度为0.5毫克/立方米空气的老年或慢性病人死亡率增高，浓度高于0.25毫克/立方米，可使呼吸道疾病患者病情恶化。

长期接触浓度为0.1毫克/立方米空气的人群呼吸系统病症增加。

另外，二氧化硫对金属材料、房屋建筑、棉纺化纤织品、皮革纸张等制品容易引起腐蚀，剥落、褪色而损坏。

还可使植物叶片变黄甚至枯死。

国家环境质量标准规定，居住区日平均浓度低于0.15毫克/立方米，年平均浓度低于0.06毫克/立方米。

2.氮氧化物(NOx)空气中含氮的氧化物有一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)等，其中占主要成分的是一氧化氮和二氧化氮，以NOx(氮氧化物)表示。

NOx污染主要来源于生产、生活中所用的煤、石油等燃料燃烧的产物(包括汽车及一切内燃机燃烧排放的NOx)；其次是来自生产或使用硝酸的工厂排放的尾气。

高级氧化技术处理介绍高级氧化技术（AOP）是利用各种光、声、电、磁等物理或化学反应以产生活性极强的羟基自由基（OH）为目的，进而利用羟基自由基的强氧化性（其氧化还原电位高达2.80V），对废水中有机物进行降解，最终将有机污染物氧化降解为无毒的小分子的技术过程。

高级氧化技术主要分为电化学氧化法、光催化氧化法、超声波降解法、臭氧氧化法、湿式空气氧化法等。

高级氧化技术与其他氧化方法相比较，具有以下主要特点：羟基自由基较高的氧化电位可无选择性的将有机物氧化降解;反应速度快，处理效率高，不产生二次污染，工业适用范围广泛。

1、电化学氧化法电化学氧化法就是利用外加电场的作用控制电子定向转移，在特定的电化学反应器内，发生一系列的物理过程或化学反应过程，达到预期的去除水中污染物的目的。

2、光催化氧化法半导体光催化氧化的羟基自由基反应是光化学氧化法的实质，半导体材料在光照射的情况下产生光致空穴，这些空穴可以将其表面从溶液中吸附的氢氧根和水氧化成羟基自由基，OH可以无选择性的使难生物降解有机物分解为小分子物质，最终矿化为H2O和CO2。

单纯的光化学氧化法虽然反应条件温和、操作过程易于控制但氧化效率较低。

研究表明，将光化学技术和氧化技术结合，与氧化剂协同作用可大大提高氧化效率，使工艺得到进一步改进。

常见的光化学氧化应用技术有：UV/O3、UV/H2O2、Photo/Fenton氧化等。

其中Photo/Fenton 氧化技术是目前在工业废水处理领域非常有前景的技术之一。

该工艺操作简单，无需高温和高压的反应环境，降解效率高，且Fenton试剂对环境不会产生二次污染。

于然等人提出了一种H2O2协同光催化膜分离技术，通过向光催化膜分离过程中投加H2O2，在光催化、UV/H2O2过程和光芬顿过程的协同下拓宽活性物种产生路径，进而提高膜在水中的污染物降解能力。

Lai等利用TiO2对异环磷酰胺进行光催化降解发现，异环磷酰胺在10min内可去除，并且光催化6h 后，溶液中TOC去除率可达50%以上。

光化学氧化的应用1UV/H2O2系统的研究现状UV/H2O2的作用过程可以认为是:UV的活化作用可以使有机物直接得到降解，同时也改善了有机物被H2O2或由其产生的氢氧自由基氧化的能力。

有机物的反应涉及UV的直接氧化，有机自由基或其他活性中间体的形成。

波长在200~280nm的紫外光可以引发H2O2的分解，这种光通常可由释放的254nm波长的汞灯提供。

如果反应物浓度没有限制，有机物可以完全氧化为CO2和H2O，如果继续处理，还能产生相应有机物的取代无机盐等。

UV/H2O2系统能有效氧化难处理的有机物，如二氯乙烯(TCE)，四氯乙烯(PCE)、丁醇、三氯甲烷、甲基异丁基酮、4-甲基-2-戊醇、甲基乙基酮和四氯化碳。

此外，实验室UV/H2O2系统还成功证明了醋酸物的氧化、甲酸、乙酸、丙酸类的降解、甲醇和多种醛类的去除，还有卤代脂肪烃、羟基取代物、2,4-二硝基甲苯的降解、苯的降解、氯代羟基化合物的氧化，多种苯酸类的化合物的氧化，4-氯化硝基苯的降解，1,2-二氯化苯的降解等等。

如UV/H2O2对脂肪酸的降解形成了小分子的酸、烷烃和CO2;2,4-二硝基甲苯通过支链氧化被降解为1,3-二硝基苯，后者可继续发生羟基化反应生成硝基苯的羟基衍生物，进一步的链断裂反应生成碳酸和醛后才继续氧化，最终转化成CO2和H2O和硝酸;在UV/H2O2氧化卤代羟基化合物时，生成一氯代和次氯代及苯醛;苯被氧化成多种可继续降解的中间体，其中有四种可确定为:苯酚，对苯二酚(氢酸)、邻苯二酚和间苯二酚。

UV/H2O2也可用于去除蒸馏水和自来水中天然存在的有机物;降低过沸循环水中的TOC;处理重度污染工业废水;降解制革废水及其中溶解的角蛋白;处理漂白纸浆及石油炼制的废水;降解纺织业废水等等。

UV/H2O2系统也可用于脱色处理。

汪兴涛等以活性艳红为例研究了影响H2O2+UV法染料废水脱色的有关因素。

结果表明紫外光强度与H2O2浓度对脱色效果影响显著而染料浓度及废水的CODCr提高会降低H2O2的利用率。

评述了芬顿氧化法、催化臭氧氧化法、光催化氧化法、电解催化氧化法、湿式空气氧化/湿式催化氧化法、超临界水氧化法、超声氧化法等各类目前认为最有实用价值的高级氧化技术的原理、特性和各自的优缺点，分析了各类高级氧化技术存在的问题和未来的发展趋势。

认为金属催化臭氧氧化技术结合了臭氧氧化力强和金属催化剂易于制造、经久耐用、不需另加其他药剂和操作成本低的优点，是既经济又高效的氧化技术，也是未来较有发展前途的技术。

1、高级氧化技术高级氧化技术(AdvancedOxidationProcess，AOP)是指氧化能力超过所有常见氧化剂或氧化电位接近或达到羟基自由基HO•水平(见表1)，可与有机污染物进行系列自由基链反应，从而破坏其结构，使其逐步降解为无害的低分子量的有机物，最后降解为CO2、H2O和其他矿物盐的技术。

由表1的数据可见，羟基自由基的氧化电位达2.8V，仅次于最强的氟(3.06V)，是臭氧的1.35倍。

由于氟有污染，因此开发以羟基自由基为氧化剂的高级氧化技术，在理论上和实践上都是最合适的，它不仅氧化力强，反应速度快(链式反应)，而且无污染，是最佳的绿色氧化剂或绿色的氧化技术。

2、高级氧化技术的特点高级氧化技术已成为治理生物难降解有机有毒污染物的重要手段，在印染、化工、农药、造纸、电镀和印制板、制药、医院、矿山、垃圾渗滤液等废水处理上已获得应用。

优点(1)通过反应产生的羟基自由基将难降解的有毒有机污染物有效地分解，直至彻底地转化为无害的无机物，如CO2、N2、SO24−、PO34−、O2、H2O等，没有二次污染，这是其他氧化法难以达到的。

(2)反应时间短、反应速度快，且过程可以控制、无选择性，能将多种有机污染物全部降解。

缺点(1)处理过程有的过于复杂、处理费用普遍偏高、氧化剂消耗大，碳酸根离子及悬浮固体对反应有干扰。

(2)仅适用于高浓度、小流量的废水的处理，低浓度、大流量的废水应用难。

3、高级氧化技术的种类（1）芬顿(Fenton)氧化1894年Fenton发现，Fe2+和H2O2结合会产生羟基自由基HO•，它与污染物间的链反应会使有机物降解，最后生成CO2和H2O。