(完整word)高级氧化技术
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高级氧化技术
水处理高级氧化技术
2019/4/4
一、概述
•
高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,简称
AOP)：运用电、光辐射、催化剂，有时还与氧化剂
结合，在反应中产生活性极强的自由基(·OH) ，再
通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转 移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降 解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为 CO2 和H2O，接近完全矿化。
2019/4/4
臭氧氧化新技术
臭氧处理单元自身的改进 促使臭氧分解产生比臭氧活性更高，且几乎无选择性 的各类自由基（主要是羟基自由基）
臭氧与其他常规水处理单元结合 利用预臭氧化带来的一些有利条件，结合常规的水处 理工艺，从而达到事半功倍的目的
2019/4/4
臭氧处理单元自身的改进
（1）Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术
影响
（2）在实际应用中，臭氧用于自来水消毒所需的投加量一般 为1－3mg/l，接触时间不小于5min。
（3）选择性 例如臭氧对于滤过性病毒及其它致病菌的灭活作 用非常有效。但青霉素菌之类的菌种对臭氧就具有一定的抗 药性。对一般细菌、大肠菌、病毒等特别有效，其杀菌能力 比氯系列的消毒剂要强几十倍到数百倍。
O3/UV处理TNT炸药废水的研究：实验用254nm的紫外光配 合臭氧，研究在单纯臭氧、单纯紫外光照射以及O3/UV情 况下的TNT去除率，后者去除效率最高，臭氧在紫外光的 协同作用下，由于羟基自由基的形成，有效地破坏了有机 物的分子结构并最终使之矿化。
2019/4/4
（2）Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术
2019/4/4
（5）气态O3的投加方式
O3的投加方式通常在混合反应器中进行，混合反应器的作 用有二：（1）促进气、水扩散混合；（2）使气、水充分 接触，迅速反应。
2019/4/4
一、概述
•
高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,简称
AOP)：运用电、光辐射、催化剂，有时还与氧化剂
结合，在反应中产生活性极强的自由基(·OH) ，再
通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转 移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降 解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为 CO2 和H2O，接近完全矿化。
2019/4/4
臭氧氧化新技术
臭氧处理单元自身的改进 促使臭氧分解产生比臭氧活性更高，且几乎无选择性 的各类自由基（主要是羟基自由基）
臭氧与其他常规水处理单元结合 利用预臭氧化带来的一些有利条件，结合常规的水处 理工艺，从而达到事半功倍的目的
2019/4/4
臭氧处理单元自身的改进
（1）Ｏ3/ＵＶ高级氧化技术
影响
（2）在实际应用中，臭氧用于自来水消毒所需的投加量一般 为1－3mg/l，接触时间不小于5min。
（3）选择性 例如臭氧对于滤过性病毒及其它致病菌的灭活作 用非常有效。但青霉素菌之类的菌种对臭氧就具有一定的抗 药性。对一般细菌、大肠菌、病毒等特别有效，其杀菌能力 比氯系列的消毒剂要强几十倍到数百倍。
O3/UV处理TNT炸药废水的研究：实验用254nm的紫外光配 合臭氧，研究在单纯臭氧、单纯紫外光照射以及O3/UV情 况下的TNT去除率，后者去除效率最高，臭氧在紫外光的 协同作用下，由于羟基自由基的形成，有效地破坏了有机 物的分子结构并最终使之矿化。
2019/4/4
（2）Ｏ3/Ｈ2Ｏ2高级氧化技术
2019/4/4
（5）气态O3的投加方式
O3的投加方式通常在混合反应器中进行，混合反应器的作 用有二：（1）促进气、水扩散混合；（2）使气、水充分 接触，迅速反应。
高级氧化技术
高级氧化技术高级氧化技术是一种废水处理方法，其最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。
技术介绍目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。
然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。
1987年Gaze等人提出了高级氧化法（Advanced Oxidation processible, 简称AOPs)，它克服了普通氧化法存在的问题，并以其独特的优点越来越引起重视。
Gaze等人将水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，用于水处理则称为AOP法。
典型的均相AOPs过程有O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2,H2O2/Fe2+(Fenton试剂）等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种AOPs过程，另外某些光催化氧化也是AOP过程。
与其他传统的水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：产生大量非常活泼的羟基自由基·HO其氧化能力（2.80v）仅次于氟（2.87），它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小，当水中存在多种污染物时，不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况；·HO无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物，不会产生二次污染；普通化学氧化法由于氧化能力差，反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物降低TOC和COD的目的，而高级氧化法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，从而达到了彻底去除TOC、COD的目的；由于它是一种物理化学过程，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降低10-9级的污染物；同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，一般反应速率常数大于109mol-1Ls-1, 能在很短时间内达到处理要求；既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的预处理，可降低处理成本。
12种高级氧化技术
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。
（完整word）高级氧化技术
（完整word）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。
高级氧化技术
高级氧化技术高级氧化技术又称深度氧化技术，其基础在于运用电、光辐照、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(如HO·)，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。
1 化学氧化技术化学氧化技术常用于生物处理的前处理。
一般是在催化剂作用下，用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化[1]。
1.1 Fenton 试剂氧化法该技术起源于19世纪90年代中期，由法国科学家H. J. Fenton提出，在酸性条件下，H2O2在Fe2+离子的催化作用下可有效的将酒石酸氧化[2]，并应用于苹果酸的氧化。
长期以来，人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产生羟基自由基式为:Fe2++ H2O2——Fe3++OH-+·OH，且反应大都在酸性条件下进行。
在化学氧化法中，Fenton法在处理一些难降解有机物(如苯酚类、苯胺类)方面显示出一定的优越性。
随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中，使Fenton法的氧化能力大大增强。
郁志勇[3]等用UV + Fenton法对氯酚混合液进行了处理，在1h内TOC去除率达到83.2%。
Fenton法氧化能力强、反应条件温和、设备也较为简单，适用范围比较广，但存在处理费用高、工艺条件复杂、过程不易控制等缺点，使得该法尚难被推广应用。
1.2 臭氧氧化法[4]臭氧氧化体系具有较高的氧化还原电位，能够氧化废水中的大部分有机污染物，被广泛应用于工业废水处理中。
臭氧能氧化水中许多有机物，但臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且不能将有机物彻底分解为CO2和H2O，臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物。
(完整)高级氧化技术
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]。
高级氧化技术(AOPyangmin
OH HCO3 H 2 O CO3
⑷其他因素
应用实例
Peyton等利用此法成功地降解了性质极其 稳定的四氯乙烯。
Jun一ichiro Hayashi等的研究表明，使用
O3 / UV 体系对有机物的降解能力比单独使用
的氧化能力增强了10倍
跟H 2O2 / UV 体系相比， 3 / UV 的氧化效 O 果更为理想，这可能与O3 和 H 2 O2
TiO2 / O3 氧化体系比较适宜用于亲水性有机物
的降解，而对于疏水性有机物的降解效果与单 独臭氧化相比，并没有得到提高
Legube等在大量实验的基础之上，提出
了金属催化臭氧化的两种可能基理。
有机物被吸附在催化剂表面，形成具有一定 亲核性的表面螯合物，然后臭氧（或OH） 与之发生氧化反应，形成的中间产物可能在 表面进一步被氧化，也可能脱附到本体溶液
高级氧化技术（AOP）
引言 主要高级氧化技术 化学氧化 Fenton氧化
市政08级 杨敏
1．引言
随着工业的高速发展, 进入水体的化学 合成有机物的数量，种类急剧增加, 造 成水资源的严重污染, 已经威胁到了人 类的生存与发展。处理有机废水最经济 的是生物处理方法, 然而对于那些有毒 且难生物降解的有机化合物, 往往不能 采用生物降解的方法去处理,而不得不考 虑用其他方法了。
查明并确证催化剂表面和本体溶液中的氧化 中间体，并考察相应工艺参数对反应的影响 从实际应用角度而言，需要对催化剂的使用 寿命、反应器的设计等作一定的考察。
臭氧氧化结论
目前应用臭氧高级氧化技术还有两个 关键问题需要解决:
臭氧能耗较高，产率较低。 提高臭氧在水中的溶解度。
高级氧化技术
05
高级氧化技术的发展趋势 与展望
技术创新与改进
高效催化剂的研发
通过改进催化剂的活性、选择性和稳定性，提高高级氧化技术的 处理效率。
反应条件的优化
深入研究反应机理，探索最佳的反应温度、压力、pH值等条件， 降低能耗和资源消耗。
新型反应器的设计
设计新型的反应器结构，实现高效混合、传热和传质，提高反应速 率和去除效率。
02
高级氧化技术的原理
电化学氧化法
原理
利用电化学反应产生强氧化剂，如羟 基自由基（·OH），对有机物进行氧 化分解。
应用
电化学氧化法常用于处理含有难降解 有机物的废水，如印染废水、制药废 水等。
优势
电化学氧化法具有处理效率高、操作 简单、无二次污染等优点。
挑战
电化学氧化法需要消耗电能，运行成 本较高，且对电极材料和反应条件要 求较高。
推动其在工业和市政领域的应用和推广。
THANKS
感谢观看
高级氧化技术的实际应用
工业废水处理
工业废水处理
难降解有机物处理
高级氧化技术能够有效地处理工业废水中 的有毒有害物质，如重金属、有机污染物 等，降低其对环境的影响。
高级氧化技术能够将难降解有机物氧化成 低毒或无毒的小分子物质，降低其对生态 系统的危害。
含油废水处理
酸碱废水处理
高级氧化技术能够有效地处理含油废水， 去除其中的油类物质，提高废水的可生化 性。
高级氧化技术能够调节废水的酸碱度，使 其达到排放标准，减少对水体的酸碱污染 。
有机废气处理
有机废气处理
高级氧化技术能够有效地处理有机废气 ，如苯、甲苯、二甲苯等，降低其对大
气环境的影响。
恶臭气体处理
高级氧化技术(精)
五、典型电催化反应的机理
1、氢析反应与分子氢的氧化 氢析出反应是非常重要的电极反应，不仅因为水电解制 备氢是获取这种洁净能源的有效途径，而且它是水溶液 中其他阴极过程的伴随反应。其反应机理可表示为：
2H3O 2e H2 2H2O(酸性溶液中)
2H2O 2e H2 2OH (碱性溶液中)
（2）碳素电极 （3）金属氧化物电极 导电金属氧化物电极具有重要的电催化特性，这类电 极大多为半导体材料，实际上对这类材料性质的研究 是以半导体材料为基础建立的。 （4）非金属化合物电极 一般所说的非金属电极是指硼化物、碳化物、氮化物、 硅化物、氯化物等。非金属材料作为电极材料，最大 的优势在于这类材料的特殊物理性质，如高熔点、高 硬度、高耐磨性、良好的腐蚀性以及类似金属的性质 等。 返回
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这样在金属的表面存在两种状态的“活性氧”:一种 是物理吸附的活性氧，即吸附的羟基自由基，另一种 是化学吸附的活性氧，即进入氧化晶格中的氧原子。 当溶液中没有有机物存在时，两种活性氧都发生反应， 生成氧气。
返回
当溶液中有有机物存在时，物理吸附的氧(-OH)在 “电化学燃烧”过程中起主要作用，而化学吸附的氧 (MOx+I)则主要参与“电化学转化”，即对有机物进行 有选择的氧化(对芳香类有机物起作用而对脂肪类有 机物不起作用)。
由于其面积比较大。物质传质得意极大改善，单位时 空产率和电流效率均得以极大提高，尤其对低电导率 废水，其优势更是明显。 三维电极可分为 ：单极性电极 、复极性电极 、多孔 电极 。 从工程角度出发，三维电极更具竞争力。 c、流化床电极 流化床（FBE）电极结构中填充颗粒处于流化态，能 够更好地进行传质过程，获得更好的处理效果。 返回
O2 4H 4e 2H2O(酸性溶液,E 1.229V )
高级氧化技术
高级氧化技术在水处理中的应用1高级氧化技术高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes)定义为可产生大量的•OH 自由基过程，利用高活性自由基进攻大分子有机物并与之反应，从而破坏油剂分子结构达到氧化去除有机物的目的，实现高效的氧化处理。
1.1高级氧化技术的发展史1894年，Fenton发现Fe2+和H2O2混合可以产生HO•自由基[2]，HO•自由基通过电子转移等途径可是水中的有机污染物氧化成二氧化碳和水，从而降解有害物。
可以说，Fenton为高级氧化方法谱写了序言。
1935年，Weiss提出O3在水溶液中可与OH–反应生成HO•自由基[3]，1948年Taube和Bray在试验中发现H2O2在水溶液中可以离解成HO2–，可诱发产生HO•自由基，随后O3和H2O2复合的高级氧化技术被发现。
20世纪70年代，Prengle 和Cary等率先发现光催化可以产生HO•自由基[4,5]，从而揭开了光催化高级氧化的研究序幕。
近20多年以来，各种高级氧化方法逐渐被发现并在水处理中获得应用。
Hoigné[6]可以说是第一个系统提出高级氧化技术和机理的学者。
他认为高级氧化方法及其作用机理是通过不同途径产生HO•自由基的过程。
HO•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。
因此，可以说高级氧化技术是以产生HO•自由基为标志。
一些高级氧化技术如O3/H2O2，UV/O3，UV/H2O2，UV/H2O2/O3，TiO2/UV、芬顿试剂、Fe2+/UV/H2O2、Fe2+/O2/H2O2、UV/O2/H2O2、Fe2+/UV/O2/H2O2及利用溶液中金属离子的均相催化臭氧化和固态金属、金属氧化物或负载在载体上金属或金属氧化物的非均相催化臭氧化技术都是利用反应过程中产生大量强氧化性的HO•自由基来氧化分解水中的有机物从而达到净化水质的目的。
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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。
8. Fenton试剂：亚铁离子（Fe2+）和过氧化氢（H2O2）的组合。
Fenton反应： Fenton反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过氧化氢(H2O2)，使其产生羟基自由基（·OH），进行有机物的氧化，羟基自由基具有強的氧化能力，可与大部分的芳香族有机物进行反应，同时亚铁离子氧化成铁离子(Fe3+)，（铁离子有混凝作用也可去除部分有机物）铁离子又会与双氧水反应，并还原成亚铁离子(Fe2+).反应机理：H2O2与Fe2+反应分解生成羟基自由基(·OH)和氢氧根离子(OH-)，并引发连锁反应从而产生更多的其它自由基，然后利用这些自由基进攻有机质分子，从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化为CO2、H2O等无机质（Fenton试剂在废水处理中主要用于去除COD、色度和泡沫等）。
Fe2+ + H2O2→ · OH + OH－ + Fe3+Fe3+ + H2O2→ Fe2++ ·HO2 + H+9.影响Fenton试剂氧化能力的因素：（1）催化剂种类及投加方式，Fe2+（Fe3+、铁粉、铁屑）、Fe2+/TiO2/Cu2+/Mn2+/Ag+、活性炭等均有一定的催化能力，FeS04·7H20最常用（2）过氧化氢浓度及投加方式，均匀分批投加（3）反应温度（芬顿试剂的反应速率随温度上升而增加，但是温度高于40℃~50℃之后，会加速分解为O2和H2O，因此多控制在20℃~40℃中发生）(4）溶液的pH值， pH 2-4为Fenton反应的最佳范围（5）反应时间。
10.类Fenton试剂:改性-Fenton试剂、光-Fenton试剂、电-Fenton 试剂、配体-Fenton试剂等。
Fe(Ⅲ)盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物（如赤铁矿、针铁矿等）同样可使H2O2催化分解产生·OH，达到降解有机物的目的，以这类催化剂组成的Fenton试剂，称为类Fenton 试剂（改性Fenton试剂，因其铁的来源较为广泛）。
11.增强fenton反应活性的方法：1）加入草酸盐和柠檬酸；2）与其他处理方法联用，如生物法、混凝法；3）加入络合剂，如EDTA等；4）Mn2+、Co3+。
（混凝沉降法、活性炭法、生物法、UV）Fenton试剂在废水处理中的应用：处理染料废水；处理含氯酚废水；处理垃圾填埋渗滤液；处理制药废水。
12.氧化电位13.臭氧氧化的定义：臭氧具有极强的氧化性能，臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解会产生的新生态氧原子和在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基·OH来氧化分解水中的污染物。
14.臭氧与有机物的反应途径（或机理）❖直接反应：污染物+ O3→产物或中间物(有选择性，速度慢)；❖间接反应：污染物+ HO·→产物或中间物(无选择性，HO·（E0=2.8V）电位高，反应能力强，速度快，可引发链反应，使许多有机物彻底降解)15.臭氧氧化性能的影响因素：臭氧化混合气进气量、搅拌速度溶液pH、有机物浓度、溶液温度、催化剂、投加方式16. 增强臭氧氧化的措施方法：1）改变臭氧化混合气的进气量，就是改变单位时间内的臭氧投加量，在有机负荷一定的条件下，就是改变反应过程中臭氧和有机物的投加比，在有机物浓度一定、连续地通入臭氧化混合气的半连续半间歇操作中，随单位时间内臭氧通入量的增加，有机物氧化反应速率相应提高2）超声强化臭氧氧化技术3）金属催化臭氧化技术、在臭氧水处理体系中，加入一定量的Fe2＋、Mn2＋、Co2＋、Ni2＋或Co2＋的硫酸盐。
4)臭氧与其他常规水处理单元结合比如O3－活性污泥、O3－活性炭吸附、O3－絮凝－膜处理、O3－絮凝－O3、O3－气浮（吹脱）、O3－生物活性炭、O3－膜处理17. 臭氧在水处理中的应用－－饮用水处理/废水处理/去除染料和印染废水的色度和难降解有机物/处理含金属离子废水/循环冷却水的处理。
在饮用水处理中，臭氧主要用于三个方面:1）臭氧预处理，在常规净水工艺前增设臭氧工艺;2）臭氧-生物活性炭处理，O3与颗粒活性炭结合，在常规净水工艺后，对水作深度处理，以除去各种有机物和色、嗅、味等;3）臭氧消毒，用以代替氯对水进行消毒18.与化学药剂处理法相比，臭氧法具有以下特点：能有效地控制有机微生物，使循环水中的COD和AOX的数量都被抑制在很低的水平，从而得到优良的水质；系统能在高浓缩倍数下运行，可实现零排污，节约水量，比化学药剂法节约1/2－2/3；系统内不会产生结垢现象，同时，系统中原来形成的垢也能被有效去除；臭氧对系统具有良好的缓蚀作用；适应pH值范围宽；运行费用大大低于化学药剂。
19.硫酸根自由基定义：硫酸根自由基（SO4-·）是具有较高氧化还原电位的自由基（E0=2.5v-3.1v），因此硫酸根自由基被认为在理想的条件下可以氧化绝大多数的有机物。
通常是利用分解Oxone或过硫酸盐的方式产生硫酸根自由基。
20．硫酸根自由基的活化生成：加热活化法；过渡金属离子活化法；UV活化法；FeO活化法；活性炭活化法；纳米Fe3O4活化法；氢氧化亚铁溶胶活化；（单过硫酸氢盐可经光、热、催化等方式激发后，双氧键断裂，产生硫酸根自由基(SO4-• )。
活化原理如式：SO52- +heat/UV/其他→ SO4-• +【O】）21.硫酸根与有机物的一般作用方式：夺氢作用、电子转移作用、加成作用、（氧化作用）22. 湿式氧化法：在高温（150-350℃）和高压（5-20MPa）下，用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，生成二氧化碳和水等小分子物质的技术。
23. 催化湿式氧化技术：在传统的湿式氧化处理体系中加入催化剂降低反应的活化能，从而在不降低处理效果的情况下，降低反应温度和压力,用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，生成二氧化碳和水等小分子物质的技术.24. 典型的湿法氧化工艺流程图：25.光催化的定义：就是光催化剂在光的作用下发生催化作用概括说来。
半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的分解，这一过程称为光催化。
◎光催化剂：一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。
利用光能转换成为化学反应所需的能量，产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由基或负离子。
◎光催化剂在光照条件（可以是不同波长的光照）下所起到催化作用的化学反应，统称为光催化反应。
◎光催化一般是多种相态之间的催化反应。
26. 为什么要求TiO2光催化对很多有机物有较强的吸附作用？答：TiO2光催化分解水中污染物的过程中,表面产生的OH・基团起着决定性的作用,因而参加反应的物质以吸附在表面上的为主。
有机物在催化剂表面被氧化要经过扩散、吸附、表面反应以及脱附等步骤。
27.光催化技术的技术特征：1）低温深度反应；2)绿色能源；3）氧化性强；4）寿命长；5）广谱性光触媒（光催化）的作用：抗菌性；空气净化；除臭；防霉防藻；防污自洁28.TiO2光催化材料的特性:1)合适的半导体禁带宽度;2)具有良好的抗光腐蚀性和化学稳定性；3）廉价，原料来源丰富，成本低；4）光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带和导带之间的能隙大，光生电子的还原性和空穴的氧化性强）；5）对很多有机污染物有较强的吸附作用29.TiO2光催化剂的改良：（促成·OH的生成与提高电子-空穴对分离效率是提高光催化氧化反应速率和效率的重要途径），1）TiO2表面贵金属沉积；2）金属离子掺杂，金属离子掺杂把金属离子引入到TiO2的晶格缺陷位置，金属离子是电子的良好接受体，可以捕获电子，由于金属离子对电子的争夺，减少了TiO2中光生电子和空穴的复合几率，而产生更多的·OH，提高光催化效率；3）加入氧化剂，向体系中加入氧化剂，使得催化剂表面的电子被氧化剂捕获，可以有效地抑制电子和空穴复合，提高光催化的效率；常用的氧化剂有O3，O2，H2O2，Fe3+等；4）复合光催化剂；5）添加光敏化剂，光敏化剂作用是将光活性化合物化学吸附或物理吸附于光催化剂表面，从而扩大激发波长范围，增加光催化反应的效率。
30. TiO2在实际应用中的缺陷：1）. 光生载流子容易重新复合，导致光量子效率很低。
2）. 带隙能较宽，只能被波长较短的紫外线激发，这些紫外线占太阳能射线的4%~5%，太阳能利用率较低31.32.硫酸根自由基用在水处理中的优点：1）具有极强的氧化性；2）更易溶于水溶液中，便于产生的硫酸根自由基快速与水中的有机接触并产生氧化作用，混溶性良好，使分解速率更高；3）性质稳定，便于存放；4）可适应的pH范围较广(pH=2-10)，这增大可以处理废水的范围，不论酸性、碱性废水，都对硫酸根自由基的反应活性影响不大；5）不挥发或不产生气体，不会导致浓度因为挥发降低硫酸根自由基的产量；6）在水溶液中存在更长时间，一般情况存活时间可达到约4s左右的半衰期，较长的持续时长为其更多的降解有机污染物赢得了时间。