高级氧化技术在水处理中的实际应用

 

    在实际废水处理过程中，废水成分复杂，使得单一的氧化处理工艺处理效果不佳。因此在实际应用中，多采用复合高级氧化技术或与其他工艺联合使用，可以提高羟基自由基浓度，加快反应速率，降低成本。图1为常见的高级氧化技术组合方式，表1列举了一些高级氧化技术复合使用处理目标反应物的过程和结论。

图1常见的AOPs组合方式

超声氧化技术与光催化氧化技术之间协同作用效果显著。超声波空化过程产生局部高温高压，可引起有机物的热解及水分子裂解，产生自由基，同时超声可使水中的催化剂粒子分布均匀，避免污染物吸附于光催化剂表面，加快污染物与自由基反应。

 

水污处理的联合方法

电-Fenton氧化技术中，电化学法产生的Fe2+与H2O2可作为Fenton试剂的持续来源，降低了处理成本。系统中的·OH氧化、电吸附和阳极氧化均能降解有机物，有机物矿化程度高。但由于电-Fenton法电流效率较低，导致其运行费用较高，且仅适用于处理酸性废水，限制了它的广泛应用。

 

光-Fenton法对有机物的处理效果较好。将紫外光引入Fenton体系，可以降低Fe2+的用量，同时紫外光和Fe2+对H2O2催化分解存在协同效应。但该体系对太阳能的利用能力不强，存在能耗大，费用高的缺点，因此其不适宜处理浓度过高的废水。在未来发展中，应以降低运行成本为目标。

 

UV/03法可以使臭氧氧化降解的有机物种类增多，加快降解速率。在紫外光的照射下，臭氧可以产生更多的强氧化性自由基，同时紫外光可改变有机物自身结构，利于水中有机污染物的氧化降解。

 

H2O2与03相互间催化作用可产生大量自由基，进而可以降解废水中的污染物。二者联用可提高水的生化性，具有不产生二次污染、成本低、条件温和、设备简单的优点，对于酚类化合物的去除非常有效。

 

超声与臭氧联合可强化臭氧氧化能力。在超声波作用下，臭氧分子分解产生大量氧化性能强的自由基，这些自由基的存在有利于有机污染物的降解。反应过程中超声波还会提高臭氧与水的接触面积，提高臭氧传质速率，具有高效、环保的特点

 

高级氧化技术和与生物技术的联合运用受到了广泛关注。高级氧化技术具有反应速度快、适用范围广等优点，但成本较高；而生物法成本低廉，处理量大，但对于难降解有机污染物处理效果较差，运行不稳定。因此，两者结合可缩短高能耗的高级氧化过程，实现对有机物高效低成本的降解。

 

结论

 

高级氧化技术（AOPs）高效、使用范围广、处理效果优异，但其基础理论还不十分完善，且实际污染系统复杂多样，存在处理成本高、反应条件苛刻、反应器复杂等问题。将高级氧化技术复合使用或与其他技术相结合，可发挥其协同作用，强化污染物处理效果。

高级氧化技术未来发展方向主要有以下方面。

（1）污染物种类繁多，对应的氧化降解机理各不相同，不同污染物的氧化反应机理需进一步探究和完善。

（2）研究低成本高效率的氧化剂和活性好、稳定高效、适用性广的催化剂，进一步提高水中污染物的处理效果。

（3）根据有机物在反应器内的反应机理，开发低成本、高效耐用的反应器。

（4）研究如何延长羟基自由基的存留时间，并使其在氧化过程中维持较高浓度。

（5）应注重高级氧化技术的复合或与其他技术组合工艺的开发，进一步扩大可去除有机物的种类。