高级氧化技术

1、时间：二O二一年七月二十九日1.之马矢奏春创作 2.时间：二O二一年七月二十九日.高级氧化技术的界说：利用强氧化性的自由基来降解有机污染物的技术，泛指反应过程有年夜量羟基自由基介入的化学氧化技术.其基础在于运用催化剂、辐射，有时还与氧化剂结合，在反 应中发生活性极强的自由基 （一般为羟基自由基， OH）,再通过 自由基与污染物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化. OH反应是高级氧化反应的根本特点.高级氧化方法及其作用机理是通过分歧途径发生OH自由基的过程. OH自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应 ，攻 击水体中的各种有机污染物，直至降解为二氧化碳、水和其它矿 物盐

2、.可以说高级氧化技术是以发生 OH自由基为标识表记标 帜.高级氧化技术有什么特点？1）反应过程中发生年夜量氢氧自由基 OH2）反应速度快3）适用范围广， OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化，不会发生二次污染4）可诱发链反应5）可作为生物处置过程的预处置手段，使难以通过生物降解的 有机物可生化性提高，从而有利于生物法的进一步降解 ；6）把持简单，易于控制和管理时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日. OH自由基的优点1）选择性小，反应速度快；2）氧化能力强；3）处置效率高；5） 氧化完全.高级氧化技术分为哪几类？1）化学氧化法：臭氧氧化/Fenton氧化/高铁氧化2）电化学氧化

3、 法3）湿式氧化法：湿式空气氧化法 /湿式空气催化氧化法4）超临界水氧化法5）光催化氧化法6）超声波氧化法7）过硫酸盐氧化法.自由基与污染物反应的四种主要方式：氢抽提反应、加成反应、 电子转移、（氧化分解）.自由基反应的三个阶段：链的引发、链的传递、链的终止 自由基反应具有无选择性，反应迅速的特点.发生羟基自由基的途径：Fe2+/H2O2、UV/H2O2、H2O2/O3、UV/O3 UV/H2O2/O3、光催化氧化（TiO2光催化氧化反应机理：发 生空穴和电子对），对有机物降解速率由快到慢依次为 UV-Fenton、 Fenton、O3/US、O3 O3/UV UV/H2O2 UV.Fento

4、n试剂：亚铁离子（Fe2+）和过氧化氢（H2O2的组合.Fenton反应：Fenton反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过 氧化氢（H2O2）,使其发生羟基自由基（ OH ,进行有机物的氧化， 羟基自由基具有弓金的氧化能力，可与年夜部份的芳香族有机物进行 反应，同时亚铁离子氧化成铁离子（Fe3+）,（铁离子有混凝作用也可时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日去除部份有机物）铁离子又会与双氧水反应，并还原成亚铁离子（Fe2+）.反应机理：H2O2与Fe2+反应分解生成羟基自由基（ OH和氢 氧根离子（OH-）,并引发连锁反应从而发生更多的其它自由基，然后利用这些自由基进攻有机质分

5、子，从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化为CO2 H2O等无机质（Fenton试剂在废水处置中主要用 于去除COD色度和7沫等）.Fe2+ + H2O2 7 OH + OH + Fe3+Fe3+ + H2O2 - Fe2+ + HO2 + H+.影响Fenton试剂氧化能力的因素：（1）催化剂种类及投加方 式,Fe2+ （Fe3+、铁粉、铁屑）、Fe2+/TiO2/Cu2+/Mn2+/Ag+、活性 炭等均有一定的催化能力，FeS04 7H20最经常使用（2）过氧化氢 浓度及投加方式，均匀分批投加（3）反应温度（芬顿试剂的反应速 率随温度上升而增加，可是温度高于40C50c之后，会加速分解为 O

6、2和H2O,因此多才5制在20c 40c中发生）（4 ）溶液的pH值，pH 2-4为Fenton反应的最佳范围（5）反应时间.类 Fenton 试齐U:改性-Fenton 试剂、光-Fenton 试剂、电-Fenton 试剂、配体-Fenton试剂等.Fe（田）盐溶液、可溶性铁以及铁的氧 化矿物（如赤铁矿、针铁矿等）同样可使H2O2催化分解发生 OH,到达降解有机物的目的，以这类催化剂组成的Fenton试剂，称为类Fenton试剂（改性Fenton试齐，因其铁的来源较为广泛） 11.增强fenton反应活性的方法：1）加入草酸盐和柠檬酸；2）与时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二

7、十九日其他处置方法联用，如生物法、混凝法；3）加入络合剂，如EDT碍;4） Mn2卡Co3+.（混凝沉降法、活性炭法、生物法、USFenton试剂在废水处置中的应用：处置染料废水；处置含氯酚废 水；处置垃圾填埋渗滤液；处置制药废水.臭氧氧化的界说：臭氧具有极强的氧化性能，臭氧分子中的氧原 子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解会发生的新生态氧原子和在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基OH 来氧化分解水中的污染物.臭氧与有机物的反应途径（或机理）?直接反应：污染物+ 03 -产物或中间物有选择性，速度慢）；?间接反应：污染物+ H07产物或中间物（无选择Ti,HO- （E0=2.8V）电位高，反

8、应能力强，速度快，可引发链反 应,使许多有机物完全降解）.臭氧氧化性能的影响因素：臭氧化混合气进气量、搅拌速度 溶液pH有机物浓度、溶液温度、催化剂、投加方式.增强臭氧氧化的办法方法：1）改变臭氧化混合气的进气量，就是改变单位时间内的臭氧投 加量，在有机负荷一定的条件下，就是改变反应过程中臭氧和有机 物的投加比，在有机物浓度一定、连续地通入臭氧化混合气的半连 续半间歇把持中，随单位时间内臭氧通入量的增加，有机物氧化反应速率相应提高时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日2）超声强化臭氧氧化技术3）金属催化臭氧化技术、在臭氧水处置体系中，加入一定量的 Fe2+、Mn斗、Co2+、

9、Ni2+或 Co2+的硫酸盐.4）臭氧与其他惯例水处置单位结合比如 O3-活性?泥、O3- 活性炭吸附、O3-絮凝月!处置、O3絮凝OS 03气浮（吹脱）、O3生物活性炭、O3膜处置.臭氧在水处置中的应用-饮用水处置 /废水处置/去除染料和 印染废水的色度和难降解有机物 /处置含金属离子废水/循环冷却 水的处置.在饮用水处置中，臭氧主要用于三个方面：1）臭氧预处置，在惯例 净水工艺前增设臭氧工艺；2 ）臭氧-生物活性炭处置，O3与颗粒活 性炭结合，在惯例净水工艺后，对水作深度处置，以除去各种有机物 和色、嗅、味等；3）臭氧消毒，用以取代氯对水进行消毒 18.与化学药剂处置法相比，臭氧法具有以下

10、特点：能有效地控制有机微生物，使循环水中的CO于口 AOX的数量都被 抑制在很低的水平，从而获得优良的水质；系统能在高浓缩倍数下 运行，可实现零排污，节约水量，比化学药剂法节约1/2 2/3 ;系统 内不会发生结垢现象，同时,系统中原来形成的垢也能被有效去除； 臭氧对系统具有良好的缓蚀作用；适应pH值范围宽；运行费用年夜年夜低于化学药剂.硫酸根自由基界说：硫酸根自由基（ SO4-）是具有较高氧化 还原电位的自由基（E0=2.5v-3.1v ）,因此硫酸根自由基被认为在时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日理想的条件下可以氧化绝年夜大都的有机物.通常是利用分解Oxone或过硫酸

11、盐的方式发生硫酸根自由基.硫酸根自由基的活化生成：加热活化法；过渡金属离子活化法；UV活化法；FeO活化法；活性炭活化法；纳米 Fe3O4活化法；氢 氧化亚铁溶胶活化；（单过硫酸氢盐可经光、热、催化等方式激 发后，双氧键断裂，发生硫酸根自由基（SO4-?）.活化原理如式：SO52- +heat/UV/ 其他 7SO4-? +【）.硫酸根与有机物的一般作用方式：夺氢作用、电子转移作用、 加成作用、（氧化作用）.湿式氧化法：在高温（150-350C）和高压（5-20MPa）下，用氧 气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态 的无机物，生成二氧化碳和水等小分子物质的技术.催化湿式氧

12、化技术：在传统的湿式氧化处置体系中加入催化剂 降低反应的活化能，从而在不降低处置效果的情况下，降低反应温度和压力，用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮 态的有机物或还原态的无机物，生成二氧化碳和水等小分子物质 的技术.典范的湿法氧化工艺流程图：.光催化的界说：就是光催化剂在光的作用下发生催化作用概括 说来.半导体资料在光的照射下，将光能转化为化学能，并增进有 机物的分解，这一过程称为光催化.光催化剂：一种在光的照射下，自身不起变动，却可以增进化学反时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日应的物质.利用光能转换成为化学反应所需的能量，发生催化作用，使周围的氧气及水分子激发

13、成极具氧化力的自由基或负离子.光催化剂在光照条件 （可以是分歧波长的光照）下所起到催化作用的化学反应，统称为光催化反应.光催化一般是多种相态之间的催化反应.为什么要求TiO2光催化对很多有机物有较强的吸附作用？答：TiO2光催化分解水中污染物的过程中，概况发生的OH?基团 起着决定性的作用，因而介入反应的物质以吸附在概况上的为主 有机物在催化剂概况被氧化要经过扩散、吸附、概况反应以及脱附等步伐.光催化技术的技术特征：1）高温深度反应；2）绿色能源；3） 氧化性强；4）寿命长；5）广谱性光触媒（光催化）的作用：抗菌性；空气净化；除臭；防霉防藻； 防污自洁.TiO2光催化资料的特性:1）合适的半导

14、体禁带宽度;2）具有良好 的抗光腐蚀性和化学稳定性；3）廉价，原料来源丰富，本钱低；4） 光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带和导带之间的能隙年夜， 光生电子的还原性和空穴的氧化性强）；5）对很多有机污染物有 较强的吸附作用. TiO2光催化剂的改良：（增进 OH的生成与提高电子-空穴对 分离效率是提高光催化氧化反应速率和效率的重要途径）,1 ） TiO2时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日概况贵金属堆积；2）金属离子搀杂，金属离子搀杂把金属离子引入 到TiO2的晶格缺陷位置，金属离子是电子的良好接受体，可以捕捉 电子，由于金属离子对电子的争夺，减少了 TiO2中光生电子和

15、空穴 的复合几率，而发生更多的 OH提高光催化效率；3）加入氧化剂， 向体系中加入氧化剂，使得催化剂概况的电子被氧化剂捕捉，可以有效地抑制电子和空穴复合，提高光催化的效率；经常使用的氧化 剂有 O3,O2,H2O2,Fe3+等；4）复合光催化剂；5）添加光敏化剂， 光敏化剂作用是将光活性化合物化学吸附或物理吸附于光催化剂 概况，从而扩年夜激发波长范围，增加光催化反应的效率.TiO2在实际应用中的缺陷：.光生载流子容易重新复合，招致光量子效率很低.带隙能较宽，只能被波长较短的紫外线激发，这些紫外线占太阳能射线的4%5%太阳能利用率较低.氧化电位氧化剂自由基寿命受pH影响SOr体系2.5-3.1

16、V固体、程定好 半哀瞰写小-OH芬嘀反应2.1-2.7 V清体.易分解失效 半衰期Ips大, vp日3时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日6号悖胤我曰七阳4下.皿-他附以七中匕中七或6由耳.。疝机后文场产生戴i海口反施; 实理水成气的净化虫割其人用的制订因索：W司此利用即低/林生也率抵小从河水中分隔电r污水处理或本尚.硫酸根自由基用在水处置中的优点：1）具有极强的氧化性；2）更易溶于水溶液中，便于发生的硫酸根自由基快速与水中的有 机接触并发生氧化作用，混溶性良好，使分解速率更高；3）性质 稳定，便于寄存；4）可适应的pH范围较广（pH=2-10）,这增年夜 可以处置废水的范

17、围，不论酸性、碱性废水，都对硫酸根自由基的 反应活性影响不年夜；5）不挥发或不发生气体，不会招致浓度因 为挥发降低硫酸根自由基的产量；6）在水溶液中存在更长时间，一般情况存活时间可到达约 4s左右的半衰期，较长的继续时长为 其更多的降解有机污染物赢得了时间.例题：TiO2在紫外光白作用下，可以降解活性染料 X3B.实验发 现，当在溶液中加入少量的 Fe3+后,X3B的降解速率年夜年夜增加. 试解释原因.答：Fe3+篡夺光生电子的能力要年夜于分子氧 .Fe3+通过快速转移 光生电子，抑制了载流子的复合，增加了空穴浓度.因此,X3B的降解 速率年夜年夜加快.什么是高级氧化技术？环境光催化技术的共性

18、？时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日答：高级氧化技术是指以羟基自由基为主要氧化物种的氧化过程.经常使用的高级氧化技术有TiO2光催化、杂多酸光催化、Photo-fenton 反应、Fe3+光解和配:菁光敏化等.这些光催化技术的共性是发生具有强氧化能力的活性氧物种 ，如空穴（h+）、羟基自由 基（？OH、单线态氧（O21）和超氧自由基（O2?-）等.在这些活性 物种的作用下，有机污染物不竭地发生氧化降解 ，直至完全矿化.Photo-fenton反应降解有机污染物的原理？Fenton反应原理：Fe2+离子能增进 H2O2的分解，发生羟基自由基，自身被氧化为 Fe3+.Fe3+也可以被H2O2还原，实现自身的循环，而H2O2被氧化为 超氧自由基.羟基自由基和超氧自由基具有很强的氧化能力，使水中的有机污染物发生降解和矿化.在光的作用下,Fenton反应的速率年夜年夜加快.因而，有光介入的Fenton反应，又被称为Photo-fenton 反应.贵金属概况堆积对 TiO2光活性有什么