污水处理高端氧化技术的分类和原理

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高级氧化处理技术作为物理化学处理技术之一，具有处理高效、彻底破坏有毒污染物的优点。广泛应用于难降解工业废水预处理处理技术中，成为水处理技术研究的热点。目前，高级氧化技术主要包括化学氧化、电化学氧化、湿式氧化、超临界水氧化和光催化氧化。

一、化学氧化技术

氧化技术常用于生物处理预处理处理。一般采用化学氧化剂处理有机废水在催化剂的作用下，改善生化，直接氧化分解废水中的有机物达到稳定。

1.芬顿氧化法。

这项技术起源于20世纪90年代中期。法国科学家H.J.Fenton提出在酸性条件下，H2O2在Fe2+离子的催化下可以有效氧化牙垢[2]，并应用于苹果酸的氧化。长期以来，芬顿的主要原理是以亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产生的羟基自由基为Fe2++H2O2-Fe3++OH-+OH，且大部分反应在酸性条件下进行。

在化学氧化法中，芬顿法在处理苯酚、苯胺等难降解有机物中表现出一定的优势。随着对Fenton法研究的深入，近年来，紫外光和草酸盐被引入Fenton法，大大提高了Fenton法的氧化能力。

2.类芬顿氧化法。

类芬顿反应中，除Fe(ii)外，过渡金属如Fe(iii)、含铁矿物、Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni加速或取代Fe(ii)对H2O2催化作用的总称。

研究表明，Fe3+和Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁和锰的氧化矿物等非均相催化剂也能分解H2O2生成·OH，反应的基本过程与芬顿试剂相似，称为类芬顿体系。如果用Fe3+代替Fe2+，Fe2+会立即出现，这样可以减少OH被Fe2+回收的机会，提高？？哦。加入一些网络剂(如C2O2-4、EDTA等。)到Fenton体系可以提高有机物的去除率。

3.臭氧氧化法。

臭氧系统具有较高的氧化还原电位，可以氧化废水中的大部分有机污染物，广泛应用于工业废水处理。臭氧可以氧化水中的许多有机物，但臭氧与有机物的反应是选择性的，有机物不能完全分解为CO2和H2O，臭氧化后的产物多为CO2和H2O。

此外，臭氧的化学性质极不稳定，尤其是在不纯的水中，氧化分解速度是分钟。在废水处理中，臭氧化通常不作为单独的处理单元使用，但通常会添加光催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等强化手段。此外，臭氧氧化与其他技术的结合也是研究的重点，如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

第二，电化学催化氧化法。

该技术起源于20世纪40年代，具有适用范围广、分解效率高、能源需求简单、自动化操作方便、应用方式灵活多样等优点。电化学氧化可以作为提高难降解废水可生化性的前置[/K31/]措施。作为一种先进的处理难降解含酚废水处理技术，在优化的pH值、温度和电流强度下，酚类物质几乎可以完全分解。

对于高浓度、难降解、有毒有害的含酚废水，传统的生物法和物化法失去了优势。化学氧化法成本高，阻碍了其推广应用。电化学催化氧化法越来越受欢迎。但其本身也存在一些问题，如功耗大、电极材料成本高、阳极腐蚀、对推广应用的微观动力学和热力学研究不完善等。

三。湿式氧化技术

湿式氧化又称湿式燃烧，是处理高浓度有机废水的有效方法。其基本原理是在高温高压下引入空气，氧化废水中的有机污染物。根据处理过程中是否有催化剂，分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化。

1.湿空气氧化法。

较早研发湿式空气氧化(WAO)法实现产业化的是美国Zimpro公司，该公司已将WAO工艺应用于烃类生产废洗涤液、丙烯酸生产废水、农药生产废水等有毒有害工业废水处理。WAO技术是在高温(125-320℃)、高压(0.5-20MPa)条件下通风，将废水中的高分子有机物直接氧化分解成无机物或小分子有机物。

采用湿式空气氧化技术预处理处理乐果生产废水，有机磷去除率高达95%，有机硫去除率高达90%。Zimpro公司处理的WAO技术效率高，反应时间短，但需要高温高压，设备投资大，操作条件严格，一般企业难以接受。因此，用催化剂降低反应温度和压力，缩短反应停留时间的湿式空气催化氧化法近年来受到了广泛的关注和研究。

2.湿空气催化氧化法。

湿式空气催化氧化法是在传统的湿式氧化法处理工艺中加入适当的催化剂，使氧化反应在更温和的条件和更短的时间内完成。可以降低反应温度和压力，提高氧化分解能力，加快反应速度，缩短停留时间，减少设备腐蚀，降低操作费用。

湿式空气催化氧化的关键问题是高活性和易回收的催化剂。CWAO的催化剂一般分为三类:金属盐、氧化物和复合氧化物。根据体系中催化剂的形式，湿式空气催化氧化可分为均相湿式催化氧化和多相湿式催化氧化。

均相湿式催化氧化法。在均相湿式催化氧化法中，由于催化剂(大部分是金属离子)是一种可溶性的过渡金属盐，这些盐以离子的形式存在于废水中，通过引起氧化剂的自由基反应，在离子或分子水平上不断再生，对水中有机物的氧化反应起到催化作用。

均相湿式催化氧化催化剂在分子和离子层面发挥独立作用，分子活性高，氧化效果好。但由于均相湿式催化氧化法中的催化剂是以离子的形式存在，难以从废水中回收再利用，容易造成二次污染。

多相湿式催化氧化过程。非均相湿式催化氧化是在反应体系中加入不溶性固体催化剂，其催化作用是在催化剂表面进行的。催化剂的比表面积对有机物的降解速率有很大影响。由于固体催化剂的种类和废水的性质不同，湿式催化氧化的效果也不同。在非均相湿式催化氧化中，固体催化剂不溶、不流失，易于活化、再生和回收，具有广阔的应用前景。

四。超临界水氧化技术

超临界水氧化技术是湿式空气氧化技术的加强和改进，由美国MODAR公司于1982年开发成功。其原理是利用超临界水作为介质，氧化分解有机物。

同样，以水为主要液相，以空气中的氧气为氧化剂，在高温高压下进行反应。但改进和增强的是，利用水在超临界状态下的性质，使水的介电常数与有机物和气体相近，使气体和有机物完全溶解在水中，相界面消失，形成均相氧化体系，消除了湿式氧化过程中的相关传质阻力，提高了反应速度。

超临界水是有机物和氧气的良好溶剂。有机物在富氧超临界水中被均匀氧化，反应速度快。在400-600℃时，有机物的结构可在几秒钟内被破坏，反应完全彻底，有机碳和氢完全转化为CO。

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