高级氧化技术降解废水中有机污染物

　　目前，废水中的有机污染物主要采用传统的生物处置技术，但关于一些含有高浓度、化学构造稳定的有机污染物废水效果并不理想，如农药、造纸、印染废水等，其中的有机污染物浓度高、毒性大、成分复杂，大多含有难于降解的稳定芳香构造，可生化性差，处置难度较大，因而难降解有机废水(Bio-refractor yor-ganic wastewater,简称BROW)中有机污染物的去除已成为污水处置范畴中一个难点。

　　近年来，国内外展开了难降解有机废水的处置办法的大量研讨，其中，与传统水处置办法相比，高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)以其处置效果好、速度快、无二次污染、适用范围广等优点被普遍关注。高级氧化水处置办法普通具有如下特性：a.以产生大量生动的具有强氧化才能的羟基自在基为氧化剂，能够诱发氧化反响的链反响发作，b.足够浓度的羟基自在基可使有机污染物彻底无机化，不产生二次污染;c.该办法可氧化水中含有的不同浓度的有机污染物，对某些低浓度微量有机物效果也很好;d.该办法可单独运用，也能与其他办法如生物降解法结合运用，降低处置本钱。

　　现将AOPs的详细处置技术分为如下三大类：传统高级氧化法、湿空气氧化法、电化学氧化法，详细论述其在废水中有机污染物去除中的应用。

　　1、传统高级氧化法

　　目前常用的高级氧化法主要包括以下几种：Fenton法、O3/UV法、O3/H2O2法和TiO2光催化氧化法等。

　　Fenton试剂应用于有机污染物的氧化去除始于20世纪60年代，Eisenhauer首先将Fe2+/H2O2用于水处置中苯酚和烷基苯的去除。Emolla等将Fenton氧化法用于处置含有阿莫西林、氨比西林、氯唑西林3种抗生素的废水中，发现3种抗生素可在某种条件下被完整合成，COD去除率达80%以上。

　　人们为进步Fenton试剂的处置效率，向其中引入了紫外光(UV)，可降低Fe2+的用量，同时促进H2O2合成为强氧化性的羟基自在基，可使有机物被更充沛无机化，有人将其用于偶氮染料废水的深度处置中，结果标明，当偶氮染料浓度为400mg/L时，UV-Fenton法可使废水的脱色率达95%以上。但该办法对太阳能的应用才能不高，加上处置设备费用也相对昂扬，设备运转能耗较大，限制了其应用。

　　O3/UV法被Garrison等人初次应用于处置含复杂铁氰盐废水，发现将UV辐射与O3相分离后，能使氧化速度进步10~104倍。贾统统采用O3/UV、O3/H2O2等高级氧化办法对染料废水停止处置，结果标明pH值=8，反响时间为2h时，O3/UV高级氧化技术对染料废水脱色率为98.3%，COD去除率为67.0%。

　　TiO2类光催化剂是被研讨最普遍废水处置光催化剂。光催化氧化法处置抗生素废水具有反响条件温和、降解彻底、适用性强等优点。Sood等经过水热法合成了Bi2O3/TiO2光催化剂，并用该光催化剂合成模仿氧氟沙星抗生素废水，实验结果标明光照处置2h后，氧氟沙星合成率92%。同时，光催化氧化法在处置农药废水特别是有机磷农药废水中展示了良好的效果，降解效率、COD和TOC的去除率均令人称心。光催化氧化法在处置有机废水方面有一定的优势，存在的问题则主要是催化剂制备本钱高、光能应用率低、可能产生毒性更大的中间产物、催化剂回收艰难等。因而，关于障碍光催化氧化法应用的问题，还需求深化研讨。

　　2、湿空气氧化法

　　湿空气氧化法呈现在上世纪五十年代，近年来在国内外获得了较大的研讨停顿，日本美国曾经将其应用于工业水处置中。湿空气氧化反响也属于自在基链反响，各种自在基作为氧化剂去除有机污染物。湿式氧化法将含有机污染物废水与空气或氧气混合，在高温高压(150-350℃，0.5-20MPa)条件下氧化合成污水中的有机物。湿空气氧化法具有污染物完整氧化，二次污染小等优势，可有效去除难生物降解的污染物。但该办法也有一定的限制，反响需求在高温高压条件下停止，对设备腐蚀较为严重，设备运转系统投资较大。因而，其在工业应用上有一定的限制。

　　在湿式氧化反响过程中，适合的催化剂可使反响时间更短，反响条件更容易到达。可选择的均相催化剂包括过渡金属、贵金属、稀土金属及其氧化物和盐类。非均相催化剂回收便当，吸收了人们更多的关注，通常运用硅胶、活性炭、硅藻土、氧化铝等物质做为载体，负载以各种方式的活性金属及其氧化物停止催化反响。

　　湿空气氧化法在处置农药废水时，在高温高压条件下连续向其中通入空气，可高效地将废水中的有机物氧化为小分子有机物以至彻底无机化。含磷有机物氧化成为磷酸，有机硫化合物氧化生成硫酸。除农药废水外，造纸草浆黑液、煤气废水、香料废水等也均可采用湿空气氧化法处置，其在制药、造纸、纤维、酒精、印染等工业废水中有机污染物的去除中均有较好效果。

　　3、电化学氧化法

　　电催化氧化法是近年来备受关注的一种高级氧化办法，它应用外加电场，经过反响安装内的一系列电极反响来产生强氧化性的自在基来对污水中的有机污染物停止氧化降解，将其转化为无毒或低毒性小分子中间体，最终彻底无机化。

　　具有高效催化性能的电极的开发是电催化氧化法研讨中最重要的内容，目前碳素电极、非金属化合物电极、钛基涂层电极等电极资料在国内外曾经被普遍研讨和运用。李鸿波采用隔阂电化学反响器，Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极作为阳极、不锈钢板作为阴极，对间苯二甲腈模仿废水停止降解实验，对初始浓度为250mg/L的间苯二甲腈废水中的有机物去除率达80%以上。而国外也有人以硼掺杂金刚石薄膜电极作为阳极，处置初始COD为450mg/L的毒死蜱农药废水时，结果发现仅需6h有机物即可被完整氧化降解。FABIASKA等将硼掺杂金刚石/不锈钢电极资料用于含有5种磺胺类抗生素废水的处置中，实验结果标明磺胺类抗生素的降解机理主要是由羟基自在基进攻S―N键以及苯环发作的。

　　电催化氧化法对一些构造稳定、难于降解的有机物降解效果较好，同时操作较为烦琐，本钱运转费用不高，也容易完成自动化控制，具有良好的应用前景。

　　AOPs技术在欧美日等兴旺国度曾经遭到了普遍注重，并在石化、医药、食品、环保等诸多工业范畴得到了普遍应用，但国内目前还大多限于实验室小试研讨。一是缺乏对AOPs过程的热力学、动力学等的系统、深化研讨;其次是由于反响体系各种条件如温度、压力等对设备请求较高，如耐腐蚀、耐高温、耐高压等请求，同时给工艺控制及操作都增加了难度,从而障碍了AOPs技术在实践中的进一步应用。