各类废水高级氧化技术的优缺点

各类废水高级氧化技术的优缺点目录刖

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2.7-J-Z______1—.刖百高级氧化工艺简称是世纪年代Advanced OxidationProcesses,AOPS2080开始形成的处理有毒及高难污染物技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基・该自由基具有极强的氧化性，通过自由基反应能够将有机污染物有效的分解，0H,甚至彻底的转化为无害的无机物，如二氧化碳和水等由于高级氧化工艺具有氧化性强、操作条件易于控制、可以处理生化法无法处理的高难废水的优点，因此引起世界各国的重视，并相继开展了该方向的研究与开发工作高级氧化技术主要分为氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和Fenton超临界水氧化法各种高级氧化技术

1.氧化法过氧化氢与催化剂构成的氧化技术体系称为试剂它是多年Fe2+Fenton

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1.Fenton前由发明的一种不需要高温和高压而且工艺简单的化学氧化水处理技术近年来研究表明，的氧化机理是由于在酸性条件下过氧化氢被Fenton催化分解所产生的反应活性很高的羟基自由基所致在催化剂作用下，%Fe2+2能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化其一般历程为Fe2--旦Fe+OH-OHFe3+H O-*Fe+H+・0汨22RH七OH—R・+HOR.+OH-ROH+・OHFe-十・OH-OH-+Fr氧化法一般在为的条件进行，该方法优点是过氧化氢分解速Fenton pH2〜5度快，因而氧化速率也较高但此方法也存在许多问题，由于该系统浓度大，Fe2+处理后的水可能带有颜色；与过氧化氢反应降低了过氧化氢的利用率及其限制，因而在一定程度Fe2+pH上影响了该方法的推广应用近年来，有人研究把紫外光氧气等引入试剂，增强了试剂UV,Fenton Fenton的氧化能力，节约了过氧化氢的用量由于过氧化氢的分解机理与与Fenton Fenton试剂极其相似，均产生因此将各种改进了的试剂称为类试剂・0H,Fenton Fenton主要有系统、系统、引入氧气的系统H2O2+UV H22+UV+Fe2+Fenton试剂及类试剂在废水处理中的应用可分为两个方面Fenton Fenton一是单独作为一种处理方法氧化有机废水；二是与其他方法联用，如与混凝沉降法、活性炭法等联用，可取得良好的效果法的催化剂难以分离和重复使用，反应低，会生成大量含铁污泥，Fenton pH出水中含有大量会造成二次污染，增加了后续处理的难度和成本Fe2+近年来，国内外学者开始研究将固定在离子交换膜、离子交换树脂、氧Fe2+化铝、分子筛、膨润土、粘土等载体上，或以铁的氧化物、复合物代替Fe2+,以减少的溶出，提高催化剂的回收利用率，扩宽的适宜范围Fe2+pH等用浸渍法将固定在高岭石上催化降解活性黑内Daud Fe3+5RB5,150min RB5的脱色率达等将与壳聚糖和戊二醛的交联物螯合99%Youngmin FeIICS GLAO制成催化剂，在中性条件下催化降解三氯乙烯后的降FeH-CS/GLA TCE,5h TCE解率达到而传统法由于在中性条件下发生铁沉淀而对降解不明显95%,Fenton TCE等以针铁矿作为光降解-氯酚的催化剂，探讨了催化剂用量、光照强Plata-Fenton2度等对处理效果的影响，出水中只含有少量铁离子技术的具体反应机理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产Fenton生羟基自由基其反应方程式为Fe2++H O——Fe3++OH-+-OHo

22.废水处理技术可用于处理各种有机废水，如印染废水、造纸废水、1Fenton制药废水、化工废水等它可以有效地降解废水中的有机物，降低化学需氧COD量和生物需氧量BOD.土壤修复技术可用于修复受污染的土壤，如石油污染土壤、农药2Fenton污染土壤等它可以降解土壤中的有机物，改善土壤质量.地下水修复技术可用于修复受污染的地下水，如加油站泄漏污染3Fenton的地下水等它可以去除地下水中的有机物和重金属.废气处理技术可用于处理一些废气，如挥发性有机物等4Fenton VOCs它可以将废气中的有机物氧化分解，减少对环境的污染.污泥处理技术可用于处理污泥，如污水处理厂产生的污泥等它5Fenton可以降低污泥的含水率，减少污泥的体积需要注意的是，技术在实际应用中可能受到一些限制，如反应条件要Fenton求较高、处理成本较高等因此，在选择处理技术时需要综合考虑各种因素臭氧氧化法臭氧是一种优良的强氧化剂，在污水消毒、除色、除臭、去除有机物和COD

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2.方面有很好的效果臭氧氧化法降解有机物速度快，条件温和，不产生二次污染，在水处理中应用广泛臭氧处理污水作用大体表现物，一是臭氧直接氧化，二是通过形成的羟基自由基而进行自由基氧化单独的臭氧氧化法由于臭氧发生器易损坏，能耗较大，处理成本昂贵，且其臭氧氧化反应具有选择性，对某些卤代燃及农药等氧化效果比较差为此，近年来发展了旨在提高臭氧氧化效率的相关组合技术，其中、UV/03H O/O322等组合方式不仅可提高氧化速率和效率，而且能够氧化单独作用UV/H O/O30322时难以氧化降解的有机物胡俊生等比较了出、处理染料废水的效果，魏东洋等则对、2/0303UV/0303降解六氯苯的效果进行了比较，结果表明，采用组合技术可显著提高氧化速率和处理效果、缩短反应时间、降低耗量催化臭氧氧化法也日渐受到国内外学者03的关注催化臭氧氧化法使用的催化剂主要是过渡金属氧化物和活性炭，其中活性炭价格低、吸附性强、催化活性高、稳定性好，被广泛应用于催化臭氧氧化体系中超声氧化法超声氧化法是利用频率范围为的超声波辐射溶液，使溶液产生16kHz-1MHz

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3.超声空化，在溶液中形成局部高温高压和生成局部高浓度氧化物并和%可・0H2形成超临界水，快速降解有机污染物超声氧化法集合了自由基氧化、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点，降解条件温和、效率高、适用范围广、无二次污染，是一种很有发展潜力和应用前景的清洁水处理技术超声降解有机物主要是在空化效应作用下，有机物通过高温分解或自由基反应两种历程进行在超声空化产生的局部高温、高压环境下，水被分解产生自,0H由基，另外溶解在溶液中的空气（N2和2）也可以发生自由基裂解反应产生自由基这些自由基也会进一步引发有机分子的断裂、自由基的转移和氧化还原反应单独超声氧化技术能够去除水中的某些有机污染物，但其单独处理成本高，且对亲水性、难挥发的有机物处理效果较差，对的去除不彻底，因此，常与T0C其他高级氧化技术联用，以降低处理成本、改善处理效果而且，超声辐射与其它催化技术联用，超声引起的剧烈湍动可强化污染物与固态催化剂之间的固液传质，持续清洗催化剂表面，保持催化剂活性基于超声波技术的联合氧化技术有超声/出或氧化技术、超声氧化技术、超声/光催化氧化技术、超声203-Fenton/湿式氧化技术等任百祥采用超声试剂联合处理染料废水，染料废水-Fenton COD去除率达到且等发现，在超声与

91.8%,Chen Fenton的协同反应中，负载的型沸石可以强化超声空化效果，且具有铁离子a-Fe234A溶出小、反应稳定性高、使用寿命长的特点光催化氧化法光催化氧化法是通过氧化剂在光的激发和催化剂的催化作用下产生的氧化QH

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4.分解有机物与传统的处理方法，如吸附法、混凝法、活性污泥法、物理法、化学法等相比较，光催化氧化降解水中有机污染物具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出优点，因而日益受人们重视光催化氧化技术使用的催化剂有、、、、、和等大量实验证明，TiOz ZnOWO CdSZnS SnO2Fe34光催化反应对于工业废水具有很强的处理能力TiOz早期的光催化氧化法是以节粉末作为催化剂，存在催化剂易流失、难回收、2费用高等缺点，使该技术的实际应用受到一定限制的固定化成为光催化研究的重点，学者开始研究以薄膜或复合催化TiOz Ti2薄膜取代粉末刘磊等将纳米固定在玻璃表面光催化降解乙酸，董俊Ti2Ti2明等将复合溶胶喷涂于铝片上制成复合膜光催化降解经臭氧氧化处理Ti2/Ge2的活性蓝染料废水，均获得较好的降解效果止匕外，将光催化技术与膜分离技术耦合的光催化膜反应器可有效截留悬浮态催化剂，为催化剂的分离回收提高了新的思路湿式氧化法湿式氧化法是在高温高压下，利用氧化剂将废水中有机物氧化成二氧化碳和15水，从而达到去除污染物的目的湿式氧化法最初由美国于年研究提出，用1958于造纸黑液随后氧化工艺得到迅速发展，应用范围从回收有用化学品和能量进一步扩展到有毒有害废弃物的处理湿式氧化法一般在高温助高压操作条件下，在液相中，150〜

3500.5〜20MPa用氧气或空气作为氧化剂，氧化水呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，一般有两个步骤

①空气中的氧从气相向液相的传质过程；

②溶解氧与基质之间的化学反应湿式氧化法在实际推广应用方面仍存在一定的局限性

①湿式氧化一般要求在高温高压的条件下进行，其中间产物往往为有机酸，故对设备材料的要求比较高，须耐高温、高压，并耐腐蚀，因此设备费用大，系统的一次性投资高;

②由于湿式氧化反应中需维持在高温高压的条件下进行，故仅适于小流量高浓度的废水处理，对于低浓度大水量的废水则很不经济；

③即使在很高的温度下，对某些有机物如多氯联苯、小分子竣酸的去除效果也不理想，难以做到完全氧化；

④湿式氧化过程中可能会产生毒性更强的中间产物在湿式氧化法的基础上发展起来的催化湿式氧化法，通过投加催化剂提高该技术的氧化能力、降低反应温度和压力，从而降低了投资和运行成本，扩大了该技术的应用范围，成为湿式氧化法研究的热点催化湿式氧化法常用的催化剂有、、、、、Fe CuMn CoNi Bi等金属元素或其中几种元素的组合Pt超临界水氧化法为彻底去除一些湿式氧化法难以去除的有机物，研究出将废液温度升至水的

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6.临界温度以上，利用超临界水的良好特性来加速反应进程的超临界水氧化法超临界氧化技术是年代中期由美国学者提出的一种能够彻底破坏有机物结80Model构的新型氧化技术其原理是在超临界水的状态下将废水中所含的有机物用氧化剂迅速分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物在超临界水氧化过程中，由于超临界水对有机物的氧气都是极好的溶剂，因此有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行，反应不会因相间转移而受限制同时高的反应温度，也使反应速度加快在超临界水氧化法的基础上发展起来的催化超临界水氧化技术具有更强的降解能力和较低的反应温度与压力催化超临界水氧化技术中常用的催化剂有MnO.

2、及其中几种物质组成的复合催化剂如CuO Ti

0.CeOAl0^Pt CrO/Al O22232323等C O/A1OMnOz/CeO2U23超临界水氧化法是一种新兴且很有发展前景的废水处理技术经过多年的20发展，该方法已经有了很大进展，但仍存在一些问题，如设备及工艺要求高，一次性投资大；D）设备的防腐和盐沉积问题并未完全解决；2）反应机理上还需进一步探讨3这些问题都阻碍了超临界水氧化技术的发展不过，超临界水氧化技术已经在工业废水处理上显示出勃勃生机，我们相信随着科学技术的不断进步，该方法会得到广泛应用各种高级氧化技术的优缺点归纳

2.高级氧化技术虽然具有适用范围广、反应速率快、处理效率高、无二次污染或少污染、可回收能量及有用物质的优点，但各类高级氧化技术在实际应用中都存在一些问题在实际应用中，应根据废水的水质水量情况，结合各类氧化法的技术特点，选择最经济有效的处理技术表对各类高级氧化技术的优缺点进行了比较，并指出了其今后发展的主要方向表1各类高级氧化技术优缺点对比项目优点缺点适用范围发展方向技术成熟，成与其他高级氧氧化能力相对功用于多种化技术相比，反发展铁离子的固较弱，产生大工业废水的Fenton应条件温和及定化技术和Fenton量含铁污泥，1处理，适用氧化法操作简单、处理法与其他技术的反应于低浓度难费用相对较低、联用工艺低pH降解废水处适用范围广理开发催化活性和氧化不彻底、适用于有机稳定性好的催化对光源利用率反应条件温物浓度较低、齐」，提高对光1光催化低、能耗大、2和、氧化能力浊度较小的源尤其是太阳光氧化法投资费用较强、适用范围广难降解废水的利用，改进催化高、催化剂易的处理剂的固定化技术，失活研发高效反应器氧化能力强、设备复杂、常用于含臭氧氧降低生成成本、提3反应速率快、臭氧产率和氯、含酚、化法高利用率、发项目优点缺点适用范围发展方向N9反应条件温和、利用率低、成含重金属工展与臭氧相关的操作简单、无二本高、氧化反业废水、印染组合技术和催化次污染应选择性强、废水、造纸臭氧氧化技术降解不彻底废水、农药废水的处理适用于憎水优化超声反应器反应条件温和、性、易挥发的的设计，增大超声效率高、适用范能耗大、处理有机物，目超声氧空化效果，研究地4围广、对设备要成本高、降解前只限于实化法平率低功率段反求低、操作简不彻底验室单一组应机理，与其他高单、无二次污染分、小水量级氧化技术联用废水的处理适用范围广、处反应温度和压研制高效稳定的理效果好、反应适用于高浓力高，对设备催化剂和反应器，湿式氧速率快、无二次度、小流量工5材料要求高，发展催化剂固载化法污染、可回收能业的废水处投资和运行成技术以头现催化量及有用物料理本高剂的持续利用等使用范围广，反条件苛刻、对应速率快，反应设备性能要求适用于各种解决装置材料、管超临界器体积小，对污高、投资和运高浓度、小流路堵塞问题，研发6水氧化染物降解彻底、行成本高，无量、有毒难高效稳定催化剂、法无机组分易成机物沉积易造降解废水的发展催化超临界点分离、无二次成管路堵处理水氧化技术污染，可回收塞，操作管项目优点缺点适用范围发展方向N9部分热能理技术要求高。