摘要：随着我国工业化和社会化的快速稳定发展，工业和生活污水的有机成分变得越来越复杂，水质呈现出难以处理，高浓度、高毒性的特点。鉴于这类废水的水质特征，传统的生化处理方法难以达到相应的水质指标。高级氧化技术是传统水处理技术中经典化学氧化方法的改革。它主要是指通过化学或物理化学方法将水中污染物直接矿化成二氧化碳和水和其他无机物质，或将污染物转化为低毒，可生物降解的小分子物质。本文简要介绍了几种常见的高级氧化技术及其应用，希望能够推动先进氧化技术的进一步发展。
关键词：氧化技术；水处理；污染物
1 高级氧化技术原理及特点
高级氧化技术通过各种物理和化学过程（例如光，声，电和磁）产生大量高活性自由基（例如OH）。自由基被高度氧化，氧化还原电位高达2.80V，仅次于2.87V的F2。这些高度氧化的自由基可以降解水中的有机污染物，最终将它们分解成CO2和H2O。高级氧化技术的发展是基于OH的应用效率和生产效率的不断提高。高级氧化工艺具有氧化强，操作条件易于控制等诸多优点。世界上许多国家更加重视先进的氧化技术，并在这方面进行了大量的研究和开发工作。
羟基自由基是一种强氧化剂，是一种可以净化污染物的天然物质。它具有很强的净化人为污染物的功能。OH可净化水中的微生物和有机污染物，并将其降解为H2O，CO_2和微量无机盐。可以看出，OH可以解决环境污染问题，实现零废物排放和零环境污染。OH在降解废水时具有以下特点：（1）OH是高级氧化过程的中间产物，特别适用于作为引发剂引发其后链反应的耐火物质；（2）OH几乎不加选择地对废水中的任何污染物做出反应，并将其直接氧化成二氧化碳，水或矿物盐，而不会产生新的污染；（3）OH是物理化学位点。可以容易地控制物理过程以满足各种处理要求。反应条件温和，是一种高效节能的废水处理技术。
2 水处理中高级氧化技术的应用
2.1 化学氧化技术
化学氧化法属于高级氧化技术中比较常见的一种处理方式。化学氧化法本质就是向污水中添加部分化学物质，让这部分化学物质产生OH，达到氧化污染物的目的。常规情况下会使用Fenton试剂或者是臭氧两种化学物质对其进行氧化。Fenton是污水的PH值在2-5之间的时候，使用Fe2配合H2O2，二者进行催化分解，产出部分OH，以此达到降解污染物的目的，并且使用产出的Fe3+发生对沉淀物进行混凝去除，所以在实际工作过程中，Fenton不仅具有氧化的作用，同时也具备混凝的作用。H2O2的价格比较高，而且Fenton单独使用时成本高，所以通常情况下都会和别的生物、吸附等相关技术联合使用，将Fenton当做生化处理过程中预处理或者是深度处理手段，从而达到提升处理效果并且降低处理成本的目的。使用Fenton对A20焦化废水进行处理，研究其反应最佳条件，从而验证Fenton在焦化废水处理中具有实际使用意义。也有部分工程需要使用紫外光或者是各种可见光配合Fenton对废水以及垃圾等进行过滤，提升Fenton自身的氧化活性，从而减少试剂使用数量。Fenton也可以和活性炭配合使用，活性炭加速Fenton的反应时间，并且自身具有一定的吸附作用与催化作用，因为Fenton催化剂比较难分离，而且不能重复使用，使用过程中会产生比较多的铁污泥，而且出水里面会含有较多的Fe2+，容易造成二次污染，从侧面增加了整体工程的施工成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对这一情况，可以使用Fe2+固定的方式在离子交换膜以及氧化铝、膨润土等格式载体，也可以使用铁氧化物或者各种复合物来替代Fe2+，通过该方式降低工程中Fe2+溶出量，从而提升催化剂的实际使用效率以及回收利用效率，并且可以拓宽PH适用范围。
2.2 光催化氧化技术
即基于光的激发和催化剂的催化作用，将反应出的?OH氧化分解有机物。其常用的催化剂包括TiO2、WO3、Fe3O4、ZnS等。早期是以TiO2粉末为催化剂进行氧化的，但在实际操作中存在难回收、催化剂易流失、高费用等缺点。此后有学者研究出种种取代TiO2粉末的催化剂，如TiO2薄膜、复合催化薄膜、纳米TiO2、TiO2复合溶液等，均获得一定的降解效果，为氧化技术提供新思路。近年来，一些研究者开发出部分新型的复合光催化剂，如BiPO4这一利用热液法合成的催化剂，其有着独特的非金属含氧酸结构；又如Ce0.99Fe0.01VO4这一通过溶液燃烧法合成的催化剂，其催化活性最好，且较TiO2降解更快。
2.3 水热氧化技术
即于高温高压下，利用空气或其他氧化剂，分解废水中溶解及悬浮的有机物，从而去除BOD、COD、SS等。并且还技术还能按照不同的反应条件依次分为催化湿式、湿式、超临界水氧化技术等。国内有学者对焦化企业生产过程中产生的焦化废水进行处理时，采用催化湿式氧化技术，其中应用10g/L催化剂，以220℃为反应温度，以3.5MPa为氧气分压，进行为时2h的反应，最终结果显示，分别去除98.7%COD、97.9%NH3-N，提示水热氧化技术的优越性。
2.4 超临界水氧化法（SCWO）
SCWO最初是在20世纪80年代提出的。水的临界温度和压力为374.3℃和22.O5MPa，超过该临界温度和压力是超临界区。SCWO是一种将污染物置于具有超氧化能力的超临界水中并用作反应介质，通过使用O2或H2O2氧化和分解目标污染物的过程。SCWO是一种绿水处理技术，反应速度快，处理效率高，设备体积小，无二次污染。当有机物含量超过1％-3％时，反应温度可以通过反应过程中的自氧化和放热来维持。因此，SCWO已广泛用于医药，印染，造纸等废水的处理。
在实际应用中，SCWO还存在一些问题，如反应条件苛刻，高温高压条件，运行成本高，设备易腐蚀等。为了解决这些问题，将催化剂引入SCWO，称为超催化临界水氧化（SCWO）。催化剂可以加快反应速度并提高反应效率。在相同的处理效果下，可以降低温度和压力，从而降低对设备的要求。
2.5 其他高级氧化技术
除了上述先进的氧化技术外，水处理还包括其他类型的高级氧化技术，这些技术也起到了积极的作用。首先是高压脉冲放电等离子技术。这是一种集光学，电学和化学氧化于一体的新型高级氧化技术。有机污染物的氧化是通过放电产生的低温等离子体实现的。通过发挥自身的综合效应，可以有效地实现污染物的降解。它具有效率高，无二次污染的优点。因此，它具有广阔的发展前景。其次，超声波。液体在高频声波作用下产生自由基，其极高的氧化性能氧化有机污染物。另外，超声波可以基于其周期性波动压缩或松弛液体介质以形成空化气泡，并且可以连续地增加和塌陷这些空化气泡。在气泡破裂后，气泡周围会产生瞬间的高温和高压，这会刺激大量的能量释放，从而降低难以降解污水中有机物质的能量。
3 结语
未来的发展方向是深入研究先进氧化技术对各种污染物的降解机理，优化反应器设计，开发高效稳定的催化剂和催化剂固定回收技术，提高处理效率，降低处理成本，开发多种组合技术先进的氧化技术，使它们互补和不足，尽快实现工业化应用。如果结合传统的生物处理技术，可作为难降解有机废水的预处理或深度处理方法，充分发挥其在难降解污染物处理中的优势，同时减少处理。
参考文献：
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论文作者:李铁琦,杜泽东
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/17
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