高级氧化技术

1.高级氧化技术的定义：利用强氧化性的自由基来降解有机污染物的技术，泛指反应过程有大量羟基自由基参与的化学氧化技术。

其基础在于运用催化剂、辐射，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(一般为羟基自由基，·OH)，再通过自由基与污染物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化。

·OH反应是高级氧化反应的根本特点2.高级氧化方法及其作用机理是通过不同途径产生·OH自由基的过程。

·OH自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应，攻击水体中的各种有机污染物，直至降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。

可以说高级氧化技术是以产生·OH自由基为标志3.高级氧化技术有什么特点？1）反应过程中产生大量氢氧自由基·OH2）反应速度快3）适用范围广，·OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染4）可诱发链反应5）可作为生物处理过程的预处理手段,使难以通过生物降解的有机物可生化性提高,从而有利于生物法的进一步降解;6）操作简单,易于控制和管理4.·OH自由基的优点1）选择性小，反应速度快；2）氧化能力强；3）处理效率高；5）氧化彻底5.高级氧化技术分为哪几类？1)化学氧化法：臭氧氧化/Fenton氧化/高铁氧化2）电化学氧化法3）湿式氧化法：湿式空气氧化法/湿式空气催化氧化法4）超临界水氧化法 5）光催化氧化法6）超声波氧化法7）过硫酸盐氧化法6.自由基与污染物反应的四种主要方式:氢抽提反应、加成反应、电子转移、（氧化分解）。

自由基反应的三个阶段：链的引发、链的传递、链的终止自由基反应具有无选择性，反应迅速的特点。

7. 产生羟基自由基的途径：Fe2+/H2O2、 UV/H2O2、 H2O2/O3、 UV/O3、UV/H2O2/O3、光催化氧化（TiO2光催化氧化反应机理:产生空穴和电子对），对有机物降解速率由快到慢依次为UV-Fenton、 Fenton、 O3/US、O3、O3/UV、UV/H2O2、UV。

12种高级氧化技术
1、臭氧氧化法：利用臭氧（O3）进行氧化反应，处理工艺污染
物的有效性很高。

2、脱溴的氧化法：工艺污水中的挥发性有机物通过添加脱溴剂，形成
有机酸，然后利用活性氧氧化反应来去除。

3、活性炭吸附氧化法：利用活性炭对污染物吸附后，再用氧化剂氧化
来达到净化目的。

4、臭氧-活性炭联合处理：采用活性炭和臭氧联合处理，可以有效去
除水中有机污染物。

5、光催化氧化法：利用可见光引起的光催化反应去除水中有机污染物。

6、水热氧化法：利用水热反应氧化，对于微量的有机物有很好的处理
效果。

7、气相自由基氧化法：利用空气中的自由基氧化剂作用于有机物，从
而去除水中的有机成分。

8、激光氧化法：利用激光的能量使水中的有机物氧化反应而分解掉。

9、高压氧气技术：有机物被高压氧气作用，使其分解，从而达到处理
污染物的目的。

10、电化学氧化法：利用微弱电流作用于污染物，使其发生氧化反应
而被氧化分解。

11、超高温氧化：利用高温的气态氧化反应，有效处理污染物，是一
种快速的技术。

12、臭氧/过氧化氢混合处理：利用臭氧和过氧化氢的混合反应，可以
有效去除水中的有机污染物。

主流的高级氧化技术原理及优缺点
一、原理
高级氧化技术是一种通过产生强氧化剂来氧化降解有机物的方法。

其基本原理是利用高压电、紫外线、超声波等能量形式，将水分子分解产生羟基自由基（·OH）等强氧化剂，这些强氧化剂可以与有机物发生氧化反应，将其降解为无害的物质。

高级氧化技术根据其能量形式的不同，可以分为电化学氧化法、光化学氧化法、超声波氧化法等。

其中，电化学氧化法是最常用的一种，其原理是通过电解水产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。

光化学氧化法则利用光能将水分子分解产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。

超声波氧化法则利用超声波的能量将水分子分解产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。

二、优缺点
1.优点
（1）高效性：高级氧化技术可以快速有效地降解有机物，处理效率高。

（2）广谱性：高级氧化技术可以处理多种类型的有机物，包括难降解的有机物。

（3）环保性：高级氧化技术使用的是强氧化剂，可以将有机物降解为无害的物质，不会产生二次污染。

（4）灵活性：高级氧化技术可以根据不同的处理需求，选择不同的能量形式和操作条件。

2.缺点
（1）成本高：高级氧化技术需要使用高压电、紫外线、超声波等设备，设备投资和维护成本较高。

（2）处理难度大：对于某些难降解的有机物，高级氧化技术的处理效果可能不够理想。

（3）副产物问题：高级氧化技术产生的羟基自由基等强氧化剂可能会与水中其他物质发生反应，产生新的副产物。

（4）操作要求高：高级氧化技术的操作要求较高，需要专业的技术人员进行操作和维护。

高级氧化技术名词解释高级氧化技术又称为高温焚烧技术，主要是通过将污染物质在高温下直接氧化为二氧化碳和水。

高级氧化技术可适用于任何成分复杂、温度范围宽的有机废气。

①气氛控制与调节装置：保证燃烧产生的热量以一定的气体状态进入反应器内。

②焚烧炉体：焚烧炉体一般包括焚烧室和尾气吸收处理系统。

焚烧炉体有两种形式：其一是卧式设计，烟气从前端由炉顶入口进入，通过尾部排烟口引出；其二是立式设计，烟气通过设置在后端的吸烟室进入，经水冷或风冷后进入前端。

③锅炉与热交换器：用来储存燃料燃烧放出的热量，同时也作为热传递的介质。

④反应区：反应区是一个多空室结构的立式圆筒，燃烧室底部与反应区相连，燃料与高温烟气的混合物进入反应区。

⑤尾气吸收装置：通过布置在尾气吸收装置内的吸收剂，使废气中的CO2、 HCl、 SOx等物质发生化学反应，最终转化成CO2和H2O。

(3)二氧化碳?臭氧氧化技术：指高浓度二氧化碳在高温（ 1000～1500 ℃）、高氧（纯度≥97%）条件下氧化去除有机物的工艺。

此法操作简便、经济安全，净化效率高，二次污染少，并具有一定的脱色能力。

不足之处是对高温易燃有机物氧化效率低，当温度≥1600 ℃，会引起聚合物降解，降低可靠性和寿命。

其他氧化技术还有氯化法、氯氧化法、氮氧化法、光催化氧化法、等离子体法等。

目前国内外研究、开发和应用较多的有氯氧化法、光催化氧化法和等离子体法等三种。

①焚烧：有的采用直接燃烧的方法，有的采用先将有机物分散在油、乳化液或水中，再送入焚烧炉的方法。

②燃烧室及反应区：焚烧室的焚烧温度一般在700 ℃以上，废气在焚烧室内停留时间约15秒～1分钟，然后进入高温分解区。

③燃烧及辅助装置：根据设计要求，在焚烧炉体内设置燃烧器、导流器、预热器、回转供料器等装置。

废气高温氧化工艺主要是利用废气中所含二氧化碳，在高温下氧化为无害气体，不需另外增加投资，且回收利用热能，但是能耗较高。

近年来，利用高温焚烧技术处理城市有机废气的方法正逐步得到重视。

高级氧化技术高级氧化技术(AOPs)是基于羟基自由基(·OH)的特殊化学性质，化学活性高且氧化无选择性，可以促进有毒有害生物难有机物的氧化分解，最终矿化，达到污染物的无害化处置的氧化技术。

其高氧化还原电位相对于常见的氧化剂，如表1-1所示[1]。

高级氧化技术主要是基于一系列产生羟基自由基的物化过程。

Fenton(1894)发现Fe2+和H202发生化学反应产生·OH，·OH通过电子转移等途径可使水中的有机污染物矿化为二氧化碳和水[2]。

Weiss(1935)得到了臭氧(03)在水体中可与氢氧根离子(OH-)反应生成羟基自由基(·OH )[3]，随后，Taube和Bray(l945)在实验中发现H2O2在水溶液中会离解成HO2-离子，诱发产生羟基自由基[4]。

利用物理的方法，例如超声辐射(Ultrasonic Irradiation)、水力设备(阀、小孔(orifice)和文氏管(venturi)等)、电子束辐射(Electron Beam，EB)等，诱发产生羟基自由基(·OH)[5,6]。

还有超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SWO)、湿式氧化(Wet Air Oxidation，WAO)或催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO)等[7]。

20世纪70年代，Fujishima和Honda等发现光催化可产生·OH，从而揭开了光催化高级氧化技术研究的新领域[8]。

最近，混合型高级氧化技术(Hybrid Advanced Oxidation Ploeesses，HAOPs)成为研究的热点，其结合各种高级氧化技术的优点，弥补不足之处，成为高效的面向实际工程应用发展的新型高级氧化技术。

主要形式如下:超声/ H2O2 (或03)、03/ H2O2、超声光化学氧化(Sono- photochemical Oxidation)、光Fenton技术、催化高级氧化或结合生物氧化工艺、耦合氧化工艺，如SONIWO(SonoChemical Degradation followed by Wet Air Oxidation)等[9]。

水处理中的高级氧化技术1高级氧化技术是什么？高级氧化技术是一种用于处理有机和无机物质的化学氧化工艺，常用于有害有机物、氨氮等污染物的处理。

高级氧化技术利用高活性氧快速、有效降低污染物的总量，分别采用含氧气体，如氧气、过氧化氢、臭氧、过氧乙酸氢铵和过氧化氰氢，以及钝性氧体或有机物的氧化作用将有机污染物物中的有害成份降解分解或形成可分解物，最终使污染物的总量显著减少或消失。

2高级氧化技术的优势高级氧化技术具有众多优势：（1）其对有机废水中大多数有害有机物有极佳的去除效果，处理效率显著提高；（2）它不改变水质的pH值，操作简单，排放标准容易达到；（3）这种技术具有投资成本低和机械工程安装容易等特点，具有高效率、低能耗、高回收率等优势；（4）该技术还可以有效减少延迟性还原物对水质的影响和药剂的使用；（5）在改善水质的同时，该技术还可以减少水体中污染物的浓度和削减沉积物，改善水体生态环境；（6）可根据不同污染物负荷量和应用条件，采取多种催化剂和助剂，获得更高的去除效果。

3高级氧化技术在水处理中的应用高级氧化技术在石油废水处理中有重要的作用，特别是用于去除高浓度的持久性有机污染物以及氨类等污染物的处理。

它可以有效解决这些污染物的处理技术，使其能够达到水质规定的排放标准，并且具有循环利用水资源的优势，能够有效保护水资源，提高水环境质量。

高级氧化技术也可以用于有机污染物和重金属离子的净化，比如多环芳烃类物质、羟基叔丁烷、氨基甲烷等有机物，以及镍离子、镉离子、铅离子、铜离子、锑离子等重金属污染物的处理。

另外，该技术还可以用于除去水中有毒有害物质，以及元素含量不稳定性，令水得到有效把控，这有助于其他水处理工艺产生最佳配比，实现最佳水质效果。

4总结高级氧化技术是一种有效的处理方法，存在众多优势，可以用于处理有害有机废水中的大多数有机物。

它具有低成本，零排放，低耗能等优势，对水处理带来了很大的改善，以及希望令水质更加优良。

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。

什么是高级氧化技术?有什么特点?
高级氧化技术是指任何以产生羟基自由基OH·为目的的过程的工艺技术，简称AOP(advanced oxidation process),或称AOT。

羟基自由基OH·的产生是利用H₂O₂、O₃等在一定的条件下，加入氧化剂、催化剂，或借助紫外线、超声波、电解等的作用而产生的。

例如法国科学家Fenton提出的以铁盐为催化剂，在H₂O₂存在下，能产生OH·;或用电解法，以铁为阳极，在阴极得到H₂O₂,利用Fenton试剂可得到OH·。

新近利用金刚石为阳极，使水在阳极氧化直接产生OH·。

OH·是活性中间体、强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，其标准氧化还原电极电位(25℃)如下：
目前比较好的高级氧化技术有：H₂O₂/Fe²+(Fenton试剂
法);UV/TiO₂/H₂O₂(过氧化氢与多相光催化结合);UV/TiO₂/O₂(多相光催化氧化);UV/H₂O₂(过氧化氢加紫外线)等。

高级氧化技术的特点有：
①由于OH·具有极强的氧化性，因此，几乎能与废水中大部分有机物起反应，使其断裂为小分子，或者彻底氧化为CO₂、H₂O、O₂、无机盐等。

一般都不会产生新的污染。

尤其处理废水中难降解的有机污染物可优先选用。

②OH·反应速率快，与废水有机污染物作用非常迅速，去除效果好、速度快。

③对废水有机污染物的破坏程度能达到完全或接近完全。

对多种有机污染物可以达到十分有效去除。

④可以实行自动控制，操作性强。

高级氧化技术已在废水和循环水处理中成功应用。