高级氧化(全文)

1、高级氧化目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势。然而O3、H2O2和C12等氧化剂的氧化能力不强且有选择性氧化等缺点，难以满足要求。1987年Glze等人提由了高级氧化法(dvncedoxidtionprocesses,简称OP),它克服了一般氧化法存在的问题，并以其独特的优点愈来愈引起重视。1氧化有机物的机理Glze等人将水处理过程中以羟基自由基作为主要氧化剂的氧化过程称为OPs过程，用于水处理则称为OP法。典型的均相OPs过程有O

2、3/UV、O3/H2O2、UV/H2O2、H2O2/Fe2+(Fenton试剂)等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种OPs过程，另外莫些光催化氧化也是一个OPs过程。高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O,从而达到了氧化分解有机物的目的。2OP法的特点2.1氧化能力强表1为各种氧化剂的氧化电位，可见羟基自由基是一种极强的化学氧化剂，它的氧化电位比一般氧化剂(如臭氧、氯气、过氧化氢)高得多，这意味着OH的氧化能力要大大高

3、于一般化学氧化剂。表1各种氧化剂的氧化电位氧化剂半反应氧化电位(V)OHOH+H+eH2O3.06O3O3+2H+2eO2+H2O2.07H202H2O2+2H+2e2H2O1.77HC1O2HC1O+2H+2e2Cl-+2H2O1.63Cl2Cl2+2e2Cl-1.358选择性小、反应速度快表2中列举了水中常见的有机污染物同03和0H的反应速率常数。由表2可见，03对不同的有机物质的氧化速度相差很大，相同条件下与涕灭威的反应速率常数要比林丹高6个数量级以上，这样当使用臭氧处理含这两种有机物的废水时，03会优先与反应速度快的物质进行反应，而另外一种物质则无法达到处理的目的。0H与不同有机物质的

4、反应速率常数相差很小，表明羟基自由基是一种选择性很小的氧化剂，当水中存在多种污染物质时，不会由现一种物质得到降解而另一种则基本不变的情况。表2常见有机污染物与03和0H的反应速率常数2、3有害化学物质03的反应速率常数(mol-1Ls-1)0H的反应速率常数(mol-1Ls-1)林丹0.04(2.7170)X108涕灭威4.4X1048.1X109阿特拉津7.92.4X109氯苯0.063(45)X109PCB0.9(4.38)X109同一般化学氧化法相比，OP法的反应速度很快。如表2中的数据所示，OH对含CH或者CC键有机物质的反应速率都相当快，一般其反应速率常数109mol-1Ls-1,基

5、本接近扩散速率操纵的极限(1010mol-1Ls-1),表明此时氧化反应速度是由OH的产生速度来决定的，因此用OP法处理有机物时，在很短的时间内便可以达到处理要求，如以H2O2/O3处理阿特拉津农药废水时，10min内便可以达到90%以上的去除率。处理效率高一般化学氧化法由于氧化能力差、反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物、降低TOC和COD的目的。OP法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后被完全氧化成CO2和H2O,从而达到了彻底去除TOC和COD的目的。如使用O3/超声波对于人工合成棕黄酸溶液进行处理时，对TOC去除率达到了90%以上。表3中列举的应用实例也可证明这一点。目前水质污染的主要矛盾已从耗氧物质和生物污染转化为化学物质污染，因此美国GJ研究委员会(NRC)在制定21世纪优先研究领域时把环境中的化学品列为今后20年应加以资助的六个重点领域之一。我国从2000年1