高级氧化技术

高级氧化技术名词解释高级氧化技术是指可使煤在一定的条件下充分氧化，形成合格炉渣并脱硫、脱硝的技术。

高级氧化技术原理：通过高压氧气与煤炭的高温还原反应，煤中的有机物在常温常压下直接变为可燃气体，从而达到完全燃烧，这是解决煤炭燃烧污染环境的有效途径。

但目前普遍采用的高级氧化工艺存在能耗高、运行成本高、反应温度难控制、副产物对空气污染严重等问题。

因此研究一种新型高级氧化技术具有十分重要的意义。

目前，国内外高级氧化主要分为两类，即高压气流催化高级氧化和热载体加速的高级氧化技术。

我们发现，加速的高级氧化技术正逐渐成为今后新型高级氧化技术的主流。

高级氧化技术具有明显的节能、低温氧化及环保等特点，已成为当今世界高级氧化的研究热点。

目前，在国内外高级氧化研究中，主要研究的对象为烟煤、褐煤及无烟煤。

对焦煤、贫煤、瘦煤、贫瘦煤等炼焦煤由于不能进行高温干馏，其高级氧化技术还处于实验室阶段。

1、气流床加压高温干馏气流床加压高温干馏是一种近年来兴起的一种高级氧化技术。

该技术以大流量气体作为加热介质，在高温、高压下，烟煤、褐煤等固体或液体的煤料，在气流中加压，可在一定时间内将其氧化。

这种方式属于强化氧化，加热速度快，氧化产物易控制。

因此它也是近年来我国各煤炭科研单位开展最多的一种高级氧化方式。

2、高温干馏煤气利用湿法高温干馏煤气得到的混合气中的大部分可燃成分，均被高温干馏加热至350 ℃以上，部分固定碳得到高温干馏分解，使煤气中二氧化碳含量提高，减少了废气排放，同时有效降低煤气输送系统的阻力。

这项技术技术工艺简单，投资小，运行费用低，便于操作，比较适合于中国广大农村煤气化站点的使用。

3、空气/富氧高级氧化技术该技术的原理是：将氮气引入气流中，氮气迅速吸收煤气中的二氧化碳，达到脱碳效果，同时由于氧气不足，煤气中的一氧化碳和氢气等不完全燃烧产物在催化剂作用下被氧化，生成二氧化碳、水、氨和硫化氢等副产物。

该技术的关键在于催化剂的选择和煤气中残余煤气量的控制。

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。

高级氧化技术名词解释原指用空气和氧的混合物(氧化剂)来处理废水，后又将其改进为指用空气、臭氧、光和微生物等介质作为氧化剂来处理废水。

是指氧化剂与废水中的还原性物质在高温下发生氧化还原反应，从而破坏废水中有毒有害物质的化学反应。

该法具有反应条件温和，能耗少，成本低廉等优点。

缺点是易产生臭氧、光化学烟雾，对环境有一定影响。

故这类废水通常采用的氧化方法主要是微生物氧化法和臭氧氧化法。

(1)水解-好氧处理法当废水中有机物的可生化降解性差时，将其投加于微生物的生长繁殖过程中，可使大部分有机物转变为易生化降解的物质，从而提高废水的可生化性。

(2)厌氧-好氧生物处理法废水中有机物浓度高、可生化降解性差时，先将废水进行厌氧预处理，使废水中的可生化降解有机物数量大大减少，然后将高浓度的废水进入好氧生物处理系统，在好氧菌的作用下将有机物彻底氧化分解。

高级氧化技术常用于处理含有有机污染物质的废水。

如用COD法处理造纸废水。

在有机物和氧的作用下，废水中的有机物首先被氧化分解，产生酸性气体并逸出，这时，被氧化的有机物质在分解中逐渐形成水和二氧化碳，氧化反应则不断进行下去。

反应式如下：是一种特殊的化学氧化方法。

在催化剂的作用下，加速有机物的氧化。

其反应式如下：(3)活性污泥法活性污泥法(activated sludge，简称A法)是近几十年发展起来的一种高效的污水处理技术，在国外已得到广泛应用。

它由曝气池、沉淀池、污泥回流系统等组成，以供氧和硝化为主，具有出水水质好，占地面积小，维护管理简单，操作方便等优点。

适用范围：适用于处理有机物浓度高、污水负荷大的城市生活污水，在石油、化工、冶金等部门也得到了广泛应用。

2)好氧生物处理法好氧生物处理法(OOC)主要用于处理低浓度、高色度、难生化降解的有机废水。

该方法具有处理效率高、成本低等优点，缺点是运行费用高、二次污染严重、产生消化污泥等问题。

主要应用于城市污水、医院污水和石化、纺织印染等高浓度工业废水。

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。

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]。

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。