浅析水处理中高级氧化技术的应用

浅析水处理中高级氧化技术的应用

刘英，李志程

亚太森博（山东）浆纸有限公司 山东日照 276800

摘要：经过长期的实践与发展，高级氧化技术为改善我国水污染情况提供了有效的帮助，充分体现了其应用效果以及发展前景。在未来的一段时间内，高级氧化技术是我国水处理技术应用的重要研究方向，也是当下必须要坚持实践与优化的重要课题。因此，作为水处理相关从业者，必须要深入研究现阶段高级氧化技术的应用情况，分析其优劣势，才能有效的改善高级氧化技术，从而提升高级氧化技术的应用效果。本文基于浅析水处理中高级氧化技术的应用展开论述。

关键词：水处理；高级氧化技术；应用

引言

随着工业发展，废水排放量急剧增加，高效水处理技术的开发与应用变得越来越重要。相比生物处理为代表的常规技术，高级氧化技术可实现有机废水的高效处理，广泛应用于难降解有机废水的强化预处理和深度处理等过程，成为环境科学与技术领域的研究热点。高级氧化过程与自由基密切相关，实现自由基的高效激发非常关键。

1高级氧化技术概况

高级氧化技术是20世纪80年代兴起的新型、高效污染物控制技术，其通过高温、高压、电、声、光、催化剂等条件激发产生自由基，所产生的自由基的氧化能力接近或达到羟基自由基水平，这些自由基通过与有机污染物进行自由基链反应，最终实现污染物的降解与矿化。经过几十年的发展，高级氧化技术得到多样化发展，主要包括芬顿氧化、类芬顿氧化、过硫酸盐氧化、臭氧氧化、湿式氧化、微波氧化和光催化氧化等。由于反应条件和自由基产生原理的差异，不同高级氧化技术具有各自的技术特点和适用范围。

2高级氧化技术的特点分析

目前，国内外水处理工艺技术中，高级氧化技术相关的研究较多，且在实际应用中，高级氧化技术取得了良好的应用效果，其是当下水污染问题处理的最为有效的技术之一，相比其他的水处理技术而言，具有以下四点特征:第一，高级氧化技术具有良好的应用条件，在水处理过程中，对于环境的适应较好，温度、压力等受限较少，同时在水处理过程中，具有一定的便捷性。第二，高级氧化技术具有明显的氧化优势，在有机物自然降解方面更加具有优势。第三，具有明显得环保价值，废水处理中应用高级氧化技术不会产生二次污染，能够有效的保护环境。第四，高级氧化技术设备极易操作，同时设备的维护管理工作也较为成熟，更加具有便捷的优势。除此之外，高级氧化技术可以和其他工艺有效结合，应用于其他方面的处理工作。

３水处理的高级氧化技术分析

3.1超限界水氧化技术

超限界水氧化技术（ＳＣＷＯ）是由莫德尔等在１９８２年提出的一类废水处置模式，是说在气温与压力数据位于水的极限时（３７４℃，２２．１ＭＰａ），会损害水中污染物构造的高级氧化科技。水在极限点之上时，其离子积、介电数据、密度、氢键数量降低，会构成拥有优秀传送性、高扩充性的非极性介质，其与水内的有机物与气体以随意比率溶解，构成单独的、均相的系统，超限界水氧化技术处置效果好、节省能源、没有二次污染。ＣＯＤ与有毒素质的清除率分别是９８％、９９％之上。但是，高温、高压对设施特性要求更为苛刻，让该科技的推介受阻。然而，伴随科技的演变，超限界的水氧化科技会获得广泛地推广。

3.2光化学氧化

光化学氧化法的原理是氧化剂在光照条件下产生羟基自由基，从而实现对有机污染物的分解，主要有光激发氧化法和光催化氧化法[22]。光激发氧化法是利用紫外线的照射提高氧化剂的氧化能力，使氧化剂产生超氧负离子自由基和羟基自由基等具有更强氧化能力的物质[23]。光催化氧化法通过在待处理的溶液中加入适量的催化剂，在紫外线的照射下产生羟基自由基，也是利用羟基自由基的强氧化性对有机污染物进行处理[24]。目前，二氧化钛是光催化氧化法中常用的催化剂。范继业等[25]把TiO2负载于毛竹活性炭上，使用该负载TiO2的活尔比为1:1，水热反应温度140℃，水热时间30min，500℃煅烧条件下制备的TiO2/ZnO光催化剂具有较好降解活性，光照50min，对亚甲基蓝降解率达96.15%，对环丙沙星、诺氟沙星和氧氟沙星降解率分别为87.80%、94.51%和93.39%。光化学氧化法具有反应条件温和，运行成本低而且易于与其他高级氧化技术联用等优点，但在应用中也有一些不足，比如催化剂的制备成本高，光利用效率不高，且有可能产生毒素更大的中间产物，催化剂回收存在很大的难度等，所以还需要继续深入的研究，才能够推动其在实际水处理中的应用和推广。性炭与微波协同处理技术，对制药工业废水进行了光催化降解研究，结果表明经光催化降解处理后，废水的脱色率和COD去除率能够分别达到94.5%和91.7%以上。但二氧化钛具有较大的带隙能(3.2eV)和较高的光生载流子符合效率，这制约了二氧化钛催化剂的进一步研究和应用[26]，因而开发制备新的光催化剂成为光催化氧化法研究的一个热点。

3.3臭氧氧化

臭氧是在所有pH条件下在水中氧化有机物和无机物的强力氧化剂，与有机物作用的方法有两种。①缓慢选择性直接氧化；②臭氧分解会产生羟自由基，与有机物间接氧化。两种方法中，后者的氧化性更强，更快，没有选择性。在水处理过程中，臭氧与污染物之间的相互作用极其复杂，臭氧可以通过物理化学、生化作用在水中与有机物发生反应。在反应过程中，非极性物质转化为极性物质，高分子有机物转化为低分子有机物，亲水性有机基团转化为疏水冷凝过滤用无机物。二系ju等[19]通过臭氧氧化反应深度处理苯胺废水，确定了最佳工艺条件。反应13分钟后，苯胺在初始浓度从约25mg/L稳定到2mg/L以下时的去除率超过94%。但是臭氧单独氧化复杂的有机物时，其效果并不明显，目标有机污染物很难完全分解。因此，臭氧氧化与其他技术很好地配合。结果表明，O3/UV方法对溶解有机碳(DOC)的去除率为90%，而臭氧单独氧化只能去除36%的DOC。臭氧氧化法氧化性强，不会造成二次污染，但存在利用率低、处理效果不稳定、能耗高、工艺成本高、技术不完善的问题。提高臭氧生成效率和减少能源消耗的方法是当前需要解决的核心问题之一。

3.4湿式氧化科技

湿式氧化技术在高温(125 ~ 320℃)、高压(0.5 ~ 10 MPa)环境下使用纯氧或大气作为氧化剂，在氧化水中反应悬浮和溶解状态下的有机物，还原状态下的无机物，转化为水和CO2的处理技术，完全氧化了一些难分解的有机物，减少了水中的鼻子dcr湿式氧化技术具有效果好、氧化率快、再无污染、反应完整的优点。近年来，不同种类的氧化剂被使用阶段液体H2O2使用，该技术可在正常温度和压力下使用，大邱和色度去除率分别达到80%，90%。这也扩大了使用范围。但是湿式氧化技术设施需要更苛刻的控制环境、更高的运营成本等，这可能会影响这些技术的采用。

结束语

(1)污染物的种类也多种多样，相应的氧化分解机制也不同，不同污染物的氧化反应机制有待进一步探索和改进。(2)研究了低成本高效氧化剂和活性优秀、稳定、高效、适用性广的催化剂，进一步提高了水中污染物的处理效果。(3)在反应器内，根据有机物的反应机理，开发低成本、高效、耐用的反应堆。(4)研究延长羟自由基的有效期，在氧化过程中保持高浓度的方法。(5)为了进一步扩大可以去除有机物的种类，应重点开发高级氧化技术的复合或与其他技术相结合的过程。

参考文献

[1]朱欢欢,孙韶华,冯桂学,赵清华,周安然,贾瑞宝.紫外联用高级氧化技术处理饮用水应用进展[J].水处理技术,2019,45(03):1-7+13.

[2]李健.高级氧化技术在水处理中的研究进展[J].环境与发展,2019,31(02):94-95.

[3]李险峰,李剑,魏瑶.探讨提高工业废水处理中高级氧化技术的应用效果[J].石化技术,2016,23(07):43+51.

[4]杜文涛.微污染水源水处理中高级氧化技术的应用研究[J].低碳世界,2016(02):9-10.