工業生產過程中會產生大量污水，這些污水如果未經處理便排放到水體中，會嚴重破壞生態環境。同時，殘留在水體中的難降解有機物種類也在不斷增加，使得我國本來就匱乏的水資源雪上加霜。高級氧化技術在難降解有機物處理中具有高效性和徹底性等諸多優勢，是目前污水處理領域中的研究重點。通過對高級氧化技術的特點、基本原理進行分析，探討了高級氧化技術在污水處理中的應用。
高級氧化技術在難降解工業廢水中的應用
摘要:
0引言
隨著工業經濟步入高速發展階段，工業生產中每天都會產生大量的污水，且污水排放量逐漸增加，污水當中含有許多化學物質，如果直接排放，必然會對生態環境以及水體造成嚴重的破壞和污染，這些污水中含有大量的毒素，在水處理過程中，采用簡單的生物降解處理方法是不夠的，且無法達到相關規定的處理要求。因此，必須綜合考慮其他類型的處理方法，如高級氧化技術、沉淀、氣浮等。高級氧化技術(簡稱AOPs)主要是通過化學反應過程中產生的羥基自由基(·OH)和一系列鏈反應，對有機污染物進行分解，得到最終產物CO2、H2O以及無機鹽等，可有效處理污水當中的難降解有機物。
1高級氧化技術在污水處理中的應用
1.1Fenton氧化法
。Fenton氧化法主要指的是pH在2～5的酸性環境下，通過Fe2+與H2O2發生鏈式反應，從而生成·OH(氧化電位為2．8V)，對有機物進行氧化降解。其在發生反應過程中，會受到溶液溫度、pH值、H2O2濃度、停留時間等因素的影響。Fenton試劑具有強氧化性，可適應大多數的污水處理需求，不僅可以作為預處理和深度處理，同時也能夠完成獨立污水處理的需求。Fenton氧化法具有成本低、工藝操作簡單、反應速度快，氧化效率高等優點。由于Fenton氧化法對pH值的要求較高，如果偏離適宜的pH值范圍，則無法保障實際處理效果。其次，Fenton氧化法在污水處理過程中使用過量的Fe2+將產生二次污染。通常情況下只適合用于處理少量、濃度較低的污水，且無法對有機物進行徹底礦化處理，所以通常將其作為預處理，或者可以針對實際情況，與其他處理方法聯合使用。隨著技術的不斷發展與更新，已經有學者將紫外光、可見光引入到Fenton體系當中，被稱為類Fenton反應，這樣可有效降低處理方法的成本，從而大幅度提升反應效率和處理效果。
1.2光催化氧化法。光催化氧化法主要是在光照的條件下，半導體光催化劑如ZnO、TiO2、ZnS等在光的激發作用下使得光生電子與空穴分離，產生的光生空穴可作為氧化劑與H2O反應生成氧化性更強的?OH，從而實現對污染物的氧化去除。光催化劑表面的空穴以及電子，其具有很強的氧化性及還原性，促使有機物逐漸礦化，在整個過程中，主要是光化學反應與催化反應之間的有效結合。光催化氧化技術在實際操作過程中，具有氧化效率高、能耗低、且操作簡單等優點，能夠有效去除污水當中的各種有機污染物。作為新型的污水處理技術之一，光催化氧化法仍在實踐發展階段，有待進一步改進與深入研究，發展空間巨大。但是光催化劑的光生電子－空穴容易復合，降低了光催化劑的催化活性，另外，粉末狀的催化劑不易回收，并且需要在一定的紫外光或者可見光條件下才能完成，增加了工藝成本，因此限制了其對實際污水處理的大規模應用。相關研究學者也在不斷深入探究，比如怎樣利用太陽能提升光催化氧化實際效率，光催化反應器怎樣更好地適應工業生產，相關問題如果能夠得到有效解決，光催化氧化技術的應用范圍也將進一步擴大，并且具有廣闊的發展前景
1.3臭氧催化氧化法。臭氧具有較強的氧化性能，氧化電位為2．07V，可以直接氧化有機物。另外，O3可以在水中分解生成無選擇性的具有強氧化性的·OH，能快速去除水中幾乎所有的有機污染物。但是單獨臭氧氧化法工藝成本高，并且在氧化反應中具有一定的選擇性，在氧化降解過程中可能產生有毒的中間產物，氧化效果較差。臭氧催化氧化法是在臭氧氧化體系中加入一定量的催化劑，促進臭氧在其表面分解產生氧化活性更強的·OH，可有效提高有機污染物的降解效果。臭氧催化氧化法在實際應用過程中也比較方便，和有機物之間發生反應的速度快，并且不會產生二次污染，多出來的臭氧也會自行分解，最終形成O2。為了進一步提升臭氧氧化實際效率，加強組合技術相關研究是目前的重點。臭氧聯合氧化法主要包含H2O2/臭氧、UV/臭氧等，在臭氧反應器當中適當增加紫外線光照射以及H2O2。臭氧聯合氧化法能夠促使水中的臭氧產生大量的·OH，提高氧化降解效率，保障在渾濁度非常高的水環境中依然能夠正常穩定運行。臭氧分子在水中的溶解度較低，臭氧利用率低，因此，怎樣讓其更好地溶于水中，進一步研究臭氧發生裝置，使其具備高效低能耗的功能優勢是當前的研究發展重點。
1.4電化學氧化法。電化學氧化法也是一種常見的污水處理方法，其主要是在電場環境作用下，污染物會在電極表面發生電化學反應，或者是電極表面所產生的強氧化性物質，促使污染物發生一系列的氧化還原，根據有機物降解方式的不同，主要包括直接電化學氧化法以及間接電化學氧化法，前者是有機污染物由溶液向周邊擴散，后者是電化學所產生的強氧化性產物，并將其作為還原劑或者氧化劑，促使污染物被分解，逐漸轉化為無害物質。電化學氧化法在實際應用過程中。具備較強的適應性、操作便捷，且氧化能力強等諸多優勢，屬于一種環境溫和型技術，被廣泛應用于烴、醛、醇等污染物處理中。但在實際操作中，因為受到電極穩定性、運行成本以及處理效率等因素的限制和影響，電化學氧化法并未被大范圍地應用到工業污水處理中。當前，高效電化學反應器是主要的發展方向和趨勢。
1.5超聲波氧化法。超聲波氧化法主要采用的是16kHz～1MHz波段范圍內的超聲波。水溶液中的污染物在超聲波輻射的條件下，會出現高壓超聲空化、局部高溫、水蒸氣出現分裂等現象，繼而產生高濃度的H2O2以及·OH等氧化物質，最終能夠快速降解水中的污染物。超聲波氧化法主要包括自由基氧化反應以及高溫高壓熱解反應等類型，再結合焚燒、自由基氧化等相關水處理技術，具有操作簡單方便、氧化效率高、無污染或少污染的特點，適用范圍非常廣，具有廣闊的發展前景［3］。超聲波氧化法是一種新興的綠色水處理技術，可以單獨使用，也可以與UV、H2O2、O3、電化學氧化等技術聯合應用，可以顯示出更大的優越性。
1.6超臨界水氧化法。超臨界水氧化法是在溫度高于374℃、壓力大于22．1MPa的條件下制得超臨界水，將其作為介質來氧化分解有機物。超臨界水具有液態水和氣態水的雙重性質，氣液相界面消失，成為一個均相體系，氧化反應速度快。超臨界水同時也具備很好的擴散、傳遞性能，介電常數非常低，超臨界水氧化法是新型的污水處理技術，和濕式氧化法比較類似，但也存在一定的不同之處，在超臨界壓力以及溫度環境下，對有機物進行降解，反應速度非常快，且反應器體積比較小，促使有效分離無機鹽，這樣能夠省去分離處理環節，還能夠產出工業用鹽，而濕式氧化技術是不具備的。雖然超臨界氧化技術的應用前景十分廣闊，但對于高溫、高壓等基礎反應條件及環境要求比較嚴格，在氧化環境下，金屬設備也比較容易被腐蝕。所以，在實際應用過程中，逐漸引入了催化劑，比較常見的催化劑有CuO、CeO2等。如今，超臨界水氧化更加注重節能設計和裝置材料方面的深入研究，從而進一步推動其工業化的應用與發展。
2結語
社會經濟在快速發展的同時，環境污染問題越來越突出，高級氧化技術是一種新型的污水處理技術，其因具備高效且降解徹底等優勢，得到迅速發展，被廣泛應用于污水處理領域中，并且受到了行業人士的高度重視，具有廣闊的發展前景。高級氧化技術目前仍處于發展階段，其中部分技術在實施過程中，因為成本較高，且無法大規模應用與實踐，因此，當前高級氧化技術大多都是和傳統生物處理技術聯合使用，從而提升其自身實際處理效率，節省成本。只有不斷深入研究，加大研發力度，才能夠進一步完善高級氧化技術，為我國社會經濟可持續發展奠定良好的基礎。
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