陕西省现代建筑设计研究院 陕西 西安 710048
摘要：高级氧化技术作为一项新兴的水处理技术，由于其在污染物降解中具有高效性、普适性和氧化降解的彻底性等优点，已成为国内外水处理研究领域的热点课题。但就目前来说，因其运转费用过高、氧化剂消耗量大等缺点而使得其普遍应用受到限制。单一地使用这类技术彻底去除废水中的有机物，成本比较高，与产业化应用还有一定距离，因此，高级氧化过程与传统工艺结合是近年来高级氧化技术的应用方向。
关键词：高级氧化；技术；工业废水；处理应用
1 高级氧化技术的概念
高级氧化技术[1]又称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。
1.1 高级氧化技术的特点
与其它氧化法相比,高级氧化过程具有以下特点[2-4]:①产生大量非常活泼的羟基自由基,羟基是反应的中间产物,可诱发后面的链反应；②反应速率常数大,羟基自由基非常活泼,与大多数有机物反应的速率常数106～1010mol- 1.L.S-1；③羟基无选择直接与水中的有机污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无机盐，不会产生二次污染；④由于它是一种物理－化学处理过程，很容易加以控制，以满足处理需要；⑤它既可作为单独处理，又可与其它处理过程相匹配，如作为生化处理的前、后处理，可降低处理成本。
2 废水的高级氧化技术新动态
随着我国废水处理技术的革新，新兴的、高效的高级氧化技术发挥了不可替代的作用。该技术具有无二次污染、独特的技术性及稳定等优点受到广大研究者的青睐。为此针对Fenton氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超声氧化法、超临界水氧化法及催化湿式氧化法等几种高级氧化技术在废水领域的研究现状与发展进行详细的综述。
同时，根据目前高级氧化技术开发、研究及应用的现状，展望了以下高级氧化技术的研究发展方向：
寻找新技术使氧化体系产生大量强氧化能力的自由基;在分析氧化体系影响因素的基础上，探究新型的催化剂、电极材料及可替代的反应溶液等；满足低成本、高效率的前提下，研发高端设备等。为今后高级氧化技术的发展提供技术及应用价值的依据。
目前，废水处理工艺的方法主要有化学法、物理法及生物法等。大量新型的废水处理实践也使研究者与学者认识到，要有效地解决废水深度处理这个问题，必须对高级氧化技术的原理、运行控制、反应材料等各方面开发和研究，使其朝着良好效能及实际应用的方向发展。同时，高级氧化技术废水处理工艺也彰显了重要的地位及发挥了重要的作用，因此对下面几种高级氧化技术的研究现状及发展作了综述。
2.1 高级氧化技术的理论
高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)是在近30多年提出的一种新兴的、高效的废水处理方法，它经过氧化或矿化提高污染物的降解性、分解性，同时还可以处理持久性有机物、激素等有毒有害的化学物质，能够分解绝大部分有机物。高级氧化技术实质是通过一系列化学物理相互作用产生大量高活性的羟基自由基(˙OH)，由于羟基自由基的强氧化性，才能够把污水中的有机物转换为二氧化碳、水及小分子化合物，从而实现良好的水质排放。高级氧化技术处理工程中产生大量高活性的˙OH，并且˙OH具有强氧化性与无选择性的特性，能够氧化或矿化绝大部分有机污染物，且不会造成二次污染。但目前高级氧化技术还是不能被广泛应用到实践，并处于起步阶段。
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3 高级氧化技术在工业废水处理中的应用
3.1 光化学氧化法
由于反应条件温和、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展，但由于反应条件的限制，光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体，致使有机物降解不够彻底，这成为了光化学氧化需要克服的问题。光化学氧化法包括光激发氧化法(如03/UV)和光催化氧化法(如Ti02/UV)。
光激发氧化法主要以03、H202、02和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生?OH；光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光的照射下产生?OH，两者都是通过?OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。
3.2 催化湿式氧化法
催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123℃～320℃)、高压(0.5～10MPa)和催化剂(氧化物、贵金属等)存在的条件下，将污水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成C02、N2和H20等无害物质的方法。
3.3 声化学氧化
声化学氧化中主要是超声波的利用。超声波法用于垃圾渗滤液的处理主要有两个方面：一是利用频率在15kHz～1MHz的声波，在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂(如?OH)去除难降解有机物。另外一种是超声波吹脱，主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理。
3.4 臭氧氧化法
臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，这种方式具有较强的选择性，一般是进攻具有双键的有机物，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效；间接反应是指臭氧分解产生?OH，通过?OH与有机物进行氧化反应，这种方式不具有选择性。
臭氧氧化法虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力，但该方法的运行费用较高，对有机物的氧化具有选择性，在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程。可见臭氧氧化法用于垃圾渗滤液的处理仍存在很大的局限性。
3.5 电化学氧化法
电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程，该法也可分为直接氧化和间接氧化。直接氧化主要依靠水分子在阳极表面上放电产生的?OH的氧化作用，?OH亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应去除污染物；间接氧化是指通过溶液中C12/C10。的氧化作用去除污染物。电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3一N都有很好的去除效果，缺点是能耗较大。
3.6 Fenton氧化法
Fenton法是一种深度氧化技术，即利用Fe和H202之间的链反应催化生成?OH自由基，而?OH自由基具有强氧化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物，以达到去除污染物的目的。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的氧化处理。Fenton法处理垃圾渗滤液的影响因素主要为pH、H202的投加量和铁盐的投加量。
3.7 类Fenton法
类Fenton法就是利用Fenton法的基本原理，将UV、03和光电效应等引入反应体系，因此，从广义上讲，可以把除Fenton法外，通过H202产生羟基自由基处理有机物的其他所有技术都称为类Fenton法。作为对Fenton氧化法的改进，类Fenton法的发展潜力更大。
4 结论
水是生命之源，是人类赖以生存和发展的重要物质。近年来，现代工业的发展所产生的大量有毒难降解废水未经严格处理直接排入河流，带来了越来越多的环境问题，引起人们的关注。为解决水资源日益紧张问题，发展新型的水处理技术，实现工业废水达标排放，以及重新循环利用工业废水，对社会经济的持续发展有重要的战略和现实意义。
参考文献：
[1]刘生, 杨德敏, 方健,等. 高级氧化技术在造纸废水处理中的应用[J]. 中国造纸学报, 2010
[2]刘小云. 高级氧化技术在工业废水处理中的应用及进展[J]. 华东科技:学术版, 2016
[3]姚飞. 浅谈高级氧化技术在工业废水处理中的应用[J]. 品牌月刊, 2015
论文作者:延雄华,晁波阳,武捷,郭岳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/24
标签：有机物论文; 高级论文; 技术论文; 污染物论文; 废水处理论文; 羟基论文; 臭氧论文; 《防护工程》2017年第17期论文;