浅谈高级氧化技术的应用研究及其前景发展

浅谈高级氧化技术的应用研究及其前景发展

龚慧玲

重庆交通大学河海学院  重庆  400074

摘   要：当前，我国积极推进节水型社会建设，高级氧化技术备受水处理行业的关注。主要是在高温高压、光电声辐射等条件下对水资源进行处理，与废水发生一系列的反应，达到对废水中大分子的降解，使废水中有机物氧化为小分子，实现对废水的净化和处理，高级氧化技术实际应用时有多种反应条件，还有多种类型的废水处理方法，主要包括光化学氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法等。该技术能减少水污染，提高水资源循环利用率，降低水资源消耗，达成节约用水目的。本篇文章除了介绍高级氧化技术的基本概念以及高级氧化技术的应用以外，还会介绍一些目前高级氧化技术的发展趋势，如：高级氧化技术在果蔬清洗中的应用、高级氧化技术修复萘污染土壤等等。为了推广高级氧化技术，将其更好地应用在水处理以及其他方面，有必要展开深入研究。

关  键  词：高级氧化技术；水处理；臭氧氧化法；果蔬清洗；萘

引言

随着现代工业的不断发展，废水中有机物的数量和种类逐渐增加，并有明显的增长趋势。如果排放的废水不能得到及时处理，很容易污染中国的水资源，对人们的健康造成巨大危害。近年来，先进的氧化技术在污水处理中得到了广泛的应用和研究，取得了良好的应用效果，保证了水资源的可持续发展。

1  高级氧化技术概述

先进的氧化技术可以产生氧化能力强的羟基自由基，并在特定的反应条件下，将大分子难降解有机化合物氧化成低毒或无毒的小分子物质，净化水质。纯化水可以直接使用，甚至可以消耗。该技术可以通过氧化反应显著提高污染物的生物降解性，同时有效处理水体中的环境激素或其他微量有害化学物质，具有很高的应用价值。

同时，羟基自由基与有机物反应强烈[1]，因此该技术具有较强的分解有机物的能力，这也使其在处理高浓度有机废水方面具有一定的应用优势。与其他难以生物降解的废水处理技术相比，先进的氧化技术具有更高的处理效率。这项技术只需要羟基自由基和有机物在特定环境中进行氧化反应，而其他技术可能需要经过分离、循环等工艺过程，导致效率较低。同时，[2]先进的氧化技术没有二次污染。

2   高级氧化技术的类型

2.1  光化学氧化法

光化学氧化法是借助可见光和紫外线的照射与加入的氧化剂发生反应，通过在废水中的反应，将废水中的有机物进一步转化为水、二氧化碳和一些较小的有机物，[3]达到对废水中有机物质的有效分离，该化学反应的整个过程花费时间较少，而且反应条件也很容易被控制，有着较好的处理优势和应用优势。

2.2电化学氧化法

电化学氧化法是借助电极在废水中发生氧化反应，实现废水中有机物质的进一步降解，达到对废水的处理和净化。该种氧化法分为直接氧化和间接氧化两种形式，直接氧化法是利用阳极表面对废水放电，与废水中物质生氧化，达到对有机物的有效降解，实现对废水处理的目的。间接氧化法主要是通过溶液中的 C12和 C10 [4~5]完成对废水中有机物的氧化作用，实现废水的净化。

2.3湿式氧化法

湿式氧化法对废水的处理需要具备的氧化条件是高压高温状态，其以氧气和空气作为氧化剂对废水进行氧化处理，[9]实现废水中有机物质的转化，达到对废水有效处理的目的。 目前催化湿式氧化法在进一步研究中主要以 Cu、Fe 等为催化剂， 多是一种金属元素，或是多种金属元素组合。

3高级氧化技术修复萘污染土壤和地下水研究进展

高级氧化技术能够在常温常压条件下通过氢提取、电子转移或自由基加成 3 种机理生成·OH、SO4–·等强氧化性自由基土壤和地下水中萘的高级氧化去除主要有以下两种研究思路：

（1）增大水相中萘的浓度，借助化学或物理手段促进与土壤结合的萘的溶出同时氧化将萘去除。常用的化学手段包括使用表面活性剂、小分子酸或者直接使用氧化剂增大萘的溶出，物理手段包括使用超声和加热促进萘溶出的同时加速其分解。

（2）改善氧化剂的氧化性能，提升活化剂/氧化剂体系的利用效率，包括

使用纳米零价铁、[18]铁螯合剂[以及铁矿物作为活化剂促进萘的氧化去除。

    高级氧化过程中萘可能的降解途径如图 1所示。芬顿以及臭氧氧化体系生成的·OH，可以通过与萘的位点进行加成反应以及后续的电子转移过程对萘进行降解，但分解速率过快，导致大量自由基的浪费[19]。在整个反应过程中，生成的自由基与过氧化物反应会生成 O2–·，O2–·的氧化还原电位较低、存在时间短、浓度低，只用于少量萘的降解。

图2活化过硫酸盐氧化萘的机理[29]

4   结论

综上所述，高级氧化技术类型多样，每种技术都有自身特色，适用条件存在差异，因此水处理行业要合理选用高级氧化技术。要明确污水内存在的有机污染物，做好技术选型。水体内可能存在多种有机污染物，若无法通过单一高级氧化技术取得理想处理效果，就要考虑技术联用。技术联用需要保障联用技术间不存在功能重叠，功能有所互补。高级氧化技术在水处理中具有良好的应用价值，因此有必要了解该技术，并掌握应用方法。合理应用高级氧化技术，有效处理水中有机污染物，使得水体得到净化，可以提高水资源循环利用率，节省水资源。

5  参考文献

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