环境工程中的高级氧化技术

高级氧化技术在工业废水处理中的研究应用随着现代工业的快速发展，各种工厂和企业的生产水平和规模不断扩大，大量工业废水排放给环境和人类带来了严重威胁。

工业废水中的有机物和无机物污染物质严重污染了水资源，并且如果不及时处理，还会对人体健康和全球环境造成严重影响。

因此，如何高效处理工业废水已经成为现代环保工作中的一个非常重要的问题，随着高级氧化技术的不断发展和应用，这一问题已经得到了有效解决。

高级氧化技术是一种通过利用自由基等高能氧化剂对有机物和无机物污染物进行氧化还原反应的技术。

它可以在常温常压下快速而彻底地降解有机物和无机物污染物，转化成无毒、无害的水和二氧化碳等物质并释放到大气中。

它因其高效、无二次污染、低成本和无环境影响等特点大受欢迎，已经成为工业废水处理的重要技术之一。

在实际应用中，高级氧化技术主要分为光催化、臭氧氧化和电化学氧化等几种类型。

光催化技术是利用紫外线或可见光辐射刺激催化剂，产生活性自由基对污染物进行氧化反应；臭氧氧化技术是利用臭氧作为氧化剂，将其注入废水中进行氧化反应；电化学氧化技术则是利用电流传导的方式产生氧化还原反应，对有机物进行降解处理。

不同类型的高级氧化技术各有利弊，根据不同的污染物种类和环境条件进行选择和应用，能够达到较好的处理效果。

高级氧化技术在工业废水处理中的研究应用已经取得了非常显著的成果。

研究表明，高级氧化技术在处理色度、氨氮、化学需氧量（COD）、总有机碳、苯系物等工业废水方面发挥了积极的作用，处理效果稳定，降解速度快，可达到国家环保标准。

并且，高级氧化技术可以同时处理多种污染物，如解决工业生产废水中存在的多污染物问题。

不过，高级氧化技术对处理废水的要求较高，需要选择合适的氧化剂和催化剂，掌握恰当的反应条件和处理方法，才能取得最佳处理效果，并保证其经济可行。

另外，高级氧化技术维护成本很高，需要掌握一定的技术操作手段才能保证设备的正常维护。

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。

污水处理中的高级氧化技术高级氧化技术在污水处理中的应用随着工业化和城市化进程的加快，污水处理成为了一个重要的环保问题。

传统的污水处理方法往往无法完全去除含有有机物的废水中的难降解物质。

为了解决这一问题，高级氧化技术被广泛应用于污水处理领域。

本文将介绍高级氧化技术的原理和各种应用场景，并探讨其在污水处理中的优势和潜力。

一、高级氧化技术的原理及机制高级氧化技术包括光催化氧化、高级氧化过程和非热等离子体技术等多种方法。

这些方法的共同机制是通过产生强氧化性自由基来降解有机废水中的难降解物质。

1. 光催化氧化技术光催化氧化技术利用紫外光激发催化剂表面的光生电子和空穴，生成氧化性自由基，从而降解废水中的有机物。

常用的催化剂包括二氧化钛、氧化锌等。

2. 高级氧化过程高级氧化过程利用一氧化氮、臭氧等强氧化剂氧化废水中的有机物。

这些氧化剂具有极强的氧化能力，能够有效降解难降解有机物。

3. 非热等离子体技术非热等离子体技术利用高能离子、自由基和激活分子氧等活性物种，对污水进行快速氧化和降解。

这种技术具有高效、无需添加化学药剂等优点。

二、高级氧化技术在污水处理中的应用场景高级氧化技术在污水处理中有广泛的应用场景，主要包括以下几个方面：1. 高浓度有机废水处理传统的生物处理方法对于高浓度有机废水往往效果不佳，难以彻底降解有机物。

而高级氧化技术具有强氧化能力，可以高效降解高浓度有机废水，提高处理效率。

2. 难降解废水处理一些工业废水中含有难降解有机物，传统的处理方法难以完全去除。

高级氧化技术可以通过生成氧化性自由基，有效降解废水中的难降解有机物，极大地提高了废水处理效果。

3. 残留药物和毒性物质去除污水中常常含有一些残留的药物和毒性物质，对环境和生态造成潜在风险。

高级氧化技术可以对这些化合物进行高效降解，降低其对环境的潜在危害。

4. 水体净化和水源保护高级氧化技术可以用于水体净化和水源保护中，通过氧化降解水中有机污染物，提高水质。

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。

高级氧化技术在水处理中的应用1.引言水是人类生存的基本需求之一，但由于人口增长、工业化、城市化等原因导致水资源的紧缺和水质污染问题的严重，这已成为世界各地亟待解决的问题。

对于恶劣水质的处理对维护人类的健康以及生态平衡具有重要意义。

传统的水处理技术虽然多样，但是这些普及广泛的技术已经难以满足越来越高的水质要求。

高级氧化技术(AOPs)是一种有效的水处理技术，被广泛用来处理各种类型的污染。

2.高级氧化技术：定义和原理高级氧化技术，简称AOPs，是一种通过产生自由基来短暂地增加水中氧化剂的浓度，从而分解有害物质的技术。

在AOPs过程中，有害物质与高级氧化剂反应生成自由基，自由基可以破坏有害物质中的结构并将其转化为无害物质。

这些高级氧化剂包括紫外线、臭氧和过氧化氢等。

3.高级氧化技术在水处理中的应用3.1 废水处理AOPs可以有效降解许多难降解的有机污染物，如典型的难降解物质邻苯二甲酸酯，AOPs可以将其降解为甲酸和二甲酸。

另外，AOPs还可以分解农业和药品的残留物质、生物毒素和重金属等污染物，从而降低水中的污染物的浓度。

一些研究表明，AOPs可以大幅降低废水对健康和环境的影响，且以臭氧/UV为代表的AOPs技术已被广泛应用于城市废水处理和饮用水生产等领域。

3.2 饮用水处理高级氧化技术可用于饮用水处理中的消毒和减轻有机物的影响。

研究表明，使用高级氧化技术可以有效分解一些常见的喜欢在水中活动的病原微生物包括菌落计数、大肠杆菌、蓝藻等等。

而且，AOPs可以完全去除有机物质包括显色有机物质和异味物质等，以保证饮用水的水质安全。

3.3 污泥处理采用AOPs可以在处理污泥后大幅降低重金属的浓度并减少DHA(活性污泥)的溶解物质的生成，详细的分子量谱分析表明AOPs可以在降解过程中去除一些复杂的有机物，如脂肪酸、淀粉酶等等，同时也能够去除和去除某些慢化性物质、比如硫代硫酸盐。

4.未来展望总体来说, 高级氧化技术在水处理领域越来越受重视, 尤其是在应对水质污染问题上。

高级氧化技术是指在一般的环境温度和压力下，通过产生具有高反应活性的羟基自由基(·HO)来氧化降解有机污染物的处理方法[1]。

过氧化氢(H2O2)是一种氧化性较强，氧化还原电位较高的氧化剂，能直接氧化水中的有机污染物和构成微生物的有机物质[2]。

同时，过氧化氢使用安全、制备容易，因此为高级氧化技术中的常用氧化剂。

用过氧化氢和絮凝剂联合处理废水，是对废水进行高级氧化处理，有时也可投入过氧化氢和硫酸亚铁制成Feton 试剂，作为絮凝剂的助凝剂使处理效果更强。

文章对Fenton 试剂氧化法和H2O2 与无机絮凝剂联合氧化法处理废水的研究进展进行了综述。

1 Fenton 试剂氧化法Fenton 试剂氧化法是高级氧化技术中的一种常用技术，Fenton 试剂之所以有很强的氧化性能，其实质是H2O2 在Fe2+的催化作用下生成羟基自由基(·OH)。

羟基自由基(·OH)有强氧化性和亲电加成性，可将废水中大多数有机物氧化分解成小分子物质[3]。

1.1 Fenton 试剂朱亦仁等[4]利用Feton 试剂处理造纸废水。

首先取150 mL 造纸废水，调节pH 为5.0，然后同时投入5.93 g/L 的FeSO4·7H2O和8.8 %(体积百分比)的H2O2，在此条件下搅拌10~60 min，最终经过处理后COD 去除率达到91.37 %，处理后水的COD 值为187mg/L ，符合国家造纸废水排放标准(COD ＜400 mg/L ，GWPB2-1999)。

并通过正交试验得出了影响因素的次序：Fe2+的投加量>H2O2 的投加量>pH>反应时间。

苏荣军等[5]利用Feton 法深度处理中药废水。

中药废水中含有有机大分子成分，COD 值高且负荷变化大，pH 低。

在压力为1 atm，温度为22~24 ℃条件下做实验，取100 mL 的COD 值为538 mg/L 的中药废水，同时投入3 mmol/L 的FeSO4·7H2O 和H2O2，其中H2O2/Fe2+为3∶1，反应时间为60 min 后，COD 可降到62 mg/L 以下，COD 去除率达到87.50 %，达到国家排放标准要求。

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。