浅谈高级氧化技术在工业废水中的研究进展

浅谈高级氧化技术在工业废水中的研究进展

徐孟娟

（四川大学建筑与环境学院，四川成都610041）

摘要：工业废水中含有大量难降解有机污染物，使用传统生化法效果不佳且资源耗费较高。而高级氧化处理技术能克服普通氧化法存在的问题。本文综述了集中高级氧化处理技术的机理、特点及应用现状，并对各种技术的优缺点进行比较。最后，提出了工业高级氧化技术未来可能的发展方向。

关键词：工业废水；高级氧化处理技术；应用现状；发展方向

1引言

随着我国工业的快速发展，废水排放量急剧增加，水质处理要求不断提升，国内外出现了许多传统废水处理新工艺，传统废水处理工艺的技术性、经济性及高效性等方面已难以适应废水处理的要求[1]。近年来，国内外的科研人员针对含有难降解有机污染物的工业废水的处理方法进行了多种尝试与研究，提出了多种创新与改进方法，有多种新技术被研制成功，其中高级氧化技术的出现使更多污水处理企业对其高度关注。与传统的污水处理技术相比，高级氧化技术不仅能够对工业废水进行矿化，而且还在一定程度上对污染自身的生化性进行了提高[2]。

高级氧化技术(advancedoxidationprocesses，简称AOPs)是在20世纪80年代提出的一种新兴的、高效的废水处理方法，其实质是通过氧化剂、电、光照、催化剂等在反应中产生的活性极强的自由基（如•OH等），把污水中的有机物转换为二氧化碳、水及小分子化合物，从而实现良好的水质排放[3]。本文对几种高级氧化技术的研究现状进行了综述，并总结了高级氧化技术未来的发展方向。

2高级氧化技术的研究现状

2.1Fenton氧化法

Fenton氧化法是通过Fe2+催化H2O2产生氧化能力极强的•OH来氧化难降解有机物[4]。Fenton氧化法具有反应装置简易、费用低、分解效率高、反应条件温和等优点。但是影响Fenton氧化法的实施因素较多，如Fenton试剂之比、溶液初始的pH值、反应时间、反应温度等因素。Fenton高级氧化技术在废水方面的应用，许多研究者不断对Fenton氧化法的影响因素进行探讨。

2.2臭氧氧化法

当臭氧溶于水中时，具有较高的氧化还原电位，这主要是因为臭氧在水中可产生氧化能力较强的、无选择性的•OH，可与有机物发生一系列反应。臭氧催化氧化对食品废水、印染废水、造纸废水、炼油和化工废水等有机污染物去除率在50%～70%左右，在合适催化条件下部分有机物去除率可达到90%以上。

2.3光催化氧化法

光催化氧化法是一种水处理新技术，是用半导体（通常为TiO2）为催化剂，通过光激发引起氧化－还原反应氧化分解废水中有机和无机污染物的方法。光催化反应的原理可以用半导体的能带理论来阐述，空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的—OH或H2O发生作用生成•OH。目前，光催化氧化处理工业废水大多处于实验室研究阶段中，存在太阳光利用率较低，光催化氧化效率不高等问题，在催化剂的选择和制备、催化剂的固定化和分离回收、光催化反应器的研制和设计等还存在一些不足，要实现复杂工业废水的规模化应用还有待进一步研究。

2.4电化学氧化法

电催化氧化法可以分为两类：一是直接氧化反应（即通过催化阳极反应来直接降解有机物），二是间接氧反应（通过阳极反应产生羟基自由基、臭氧一类的氧化剂来降解有机物）[13]。通过这2种反应彻底分解有机物，而且在这种方法不易产生有毒的中间产物。该过程中主要的反应试剂是电子，不需要加其他的化学试剂，而且设备体积较小，节省空间，便于实现自动化控制。但是电解氧化法工业化应用中存在着电流效率偏低、经济上不合理和反应器效率不高等问题。

2.5超声氧化法

超声氧化法(US)是利用超声波在一定物理条件下激发液体产生空化，经过复杂的物理化学过程产生强氧化性的自由基，从而达到降解水体中有机物。为了提高超声氧化法的降解能力，超声波可作为一种激发产生自由基的工具，与其他高级氧化技术联合使用。如张占梅采用不同超声氧化技术处理偶氮染料酸性绿B，实验研究表明:协同作用的双频超声波氧化体系脱色率能达到64.6%。超声氧化法虽然具有操作方便、无二次污染、除污效率高等优势，但它需要较大的资金投入，在废水领域没有得到广泛的使用。研发高质量低成本的设备、提高体系循环使用率、研制催化剂提高空化效果等方面将是超声氧化法的发展方向。

总之，光催化氧化法和超声氧化法具有很大的优势，反应条件温和，反应速率相对较快，操作简单，并且无二次污染，投资运行成本相对较低。但其目前仍然处于研究阶段。

3高级氧化技术的发展方向

高级氧化废水处理技术的深入发展与应用，已得到了长足的发展。通过总结分析大量文献资料的研究现状及发展，提出了今后高级氧化技术研究的发展方向：满足低成本、高效率的前提下，研发高端设备。寻找新技术使氧化体系产生大量强氧化能力的自由基。目前氧化技术有很多体系，但无论是哪种高级氧化体系，羟基自由基都是氧化剂的主体。羟基自由基反应是高级氧化技术的根本特点，所以导致目前的大部分处理方式如超声法，紫外线法等均存在着处理技术的单一、效果不够理想以及处理成本很高等问题。因此，结合各种方法组合达到处理效果的优化和降低经济成本的难降解有机废水处理技术将成为发展方向之一。

4结语

工业的有机废水组成的元素极为繁复，其内涵盖为数众多的难以降解的有机物质。同传统生化法处理方式相比，高级氧化技术拥有更加显著的优势，可利用价值更高，值得进行推广。这一技术的研究与应用，不仅可以为我国解决难降解有机废水生化处理差的严峻现状，还可以为我国研究出水水质难以达标的具体问题，拥有积极的理论实践双重意义，同时对于我国的环保行业的积极发展以及相关层面高新技术的开发具有更加深远的影响与意义。目前的高级氧化技术在我国的研究与运用还处在初级阶段，众多理论问题还有待进一步发掘。

参考文献

[1]李凤娟,宿辉,李小龙,等.高级氧化技术在难降解工业废水处理中的应用研究进展[J].环保科技,2017,23(2):55-57.

[2]AnjaneyuluY,CharyNS,RajDSS.DecolourizationofIndustrialEffluents–AvailableMethodsandEmergingTechnologies–AReview[J].ReviewsinEnvironmentalScience&Bio/technology,2005,4(4):245-273.

[3]周琳.Fenton高级氧化法深度处理焦化废水的试验研究[D].郑州大学,2016.

[4]郑常春,李孝洪.高级氧化法处理化工废水的应用研究[J].精细与专用化学品,2017,25(9):36-41

作者简介：徐孟娟（1994.04-），女，重庆市垫江县人，四川省成都市武侯区四川大学，环境工程专业，研究生。