丁正丹

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，人們生活水平得到了提高，生產(chǎn)生活中的各種廢棄物大量進(jìn)入水中，造成我國水資源的嚴(yán)重污染。隨著研究的不斷深入，高級氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并有了顯著進(jìn)展。通過電化學(xué)反應(yīng)將氧氣還原為過氧化氫，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，使有機(jī)廢水中的污染物降解并完全礦化。電催化臭氧技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、高效而且對環(huán)境友好的水處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電催化；臭氧水處理；催化技術(shù)

引言

臭氧具有較強(qiáng)的氧化性，能夠廣泛應(yīng)用在污水處理中。電化學(xué)催化臭氧系統(tǒng)中，使用臭氧發(fā)生器將氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，并將所得臭氧和氧氣的混合氣體通過電化學(xué)廢水處理反應(yīng)器中，優(yōu)化反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)、研制出高效穩(wěn)定的催化劑及催化劑的固定回收技術(shù)、提高處理效率、降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，發(fā)展幾種高級氧化技術(shù)與其他工藝聯(lián)合使用的組合技術(shù)，使其互補(bǔ)不足，盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，是高級氧化技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1、電化學(xué)水處理技術(shù)

早在19世紀(jì)70年代，隨著電力行業(yè)蓬勃發(fā)展，電化學(xué)水處理技術(shù)也備受關(guān)注。電化學(xué)水處理技術(shù)因可產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基將有機(jī)物完全礦化、在不需要其它化學(xué)試劑條件下，這種操作裝置簡單并且反應(yīng)條件溫和，在控制水體中難降解有機(jī)污染物技術(shù)中是一種具有很大發(fā)展空間的水處理技術(shù)。在電流作用下，電化學(xué)水處理技術(shù)在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過直接或者間接方式去除有機(jī)污染物質(zhì)，最終達(dá)到污水的無害化處理。電化學(xué)水處理技術(shù)對污水處理方式主要有電化學(xué)間接氧化方法和電化學(xué)直接氧化方法。電化學(xué)直接氧化方法利用陽極區(qū)的較高電勢將該區(qū)域的有機(jī)物氧化，對水體中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解?；陔姌O具有不同材料，在酸性環(huán)境中，有兩種活化溶液方法，一是在熱力學(xué)穩(wěn)定電勢下對游離水分子吸附活化。二是在高于溶液熱力學(xué)穩(wěn)定電勢下的電活化。電化學(xué)間接氧化是溶液中的有機(jī)污染物與在電極表面通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的較強(qiáng)氧化性的羥基自由基發(fā)生反應(yīng)，從而有效去除溶液中的污染物。在此反應(yīng)中，通過電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的強(qiáng)氧化性基團(tuán)，從而將難降解有機(jī)污染物礦化為水和二氧化碳。電化學(xué)水處理技術(shù)相比于傳統(tǒng)高級氧化技術(shù)具有更強(qiáng)的氧化能力。

2、高級氧化聯(lián)用水處理技術(shù)

2.1、電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法主要是在外加電場作用下，通過電極電位作用產(chǎn)生大量的超氧自由基（O2·）、雙氧水（H2O2）、羥基自由基（OH·）等活性基團(tuán)來氧化降解廢水中的有機(jī)物。電化學(xué)氧化法具有操作簡單易控制、處理效率高、污染少等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到廣大環(huán)保工作者的關(guān)注。但該方法也存在一些缺點(diǎn)，首先是電化學(xué)氧化法對污染物的去除機(jī)理和反應(yīng)途徑尚不明確，因此要加強(qiáng)電化學(xué)氧化機(jī)理的認(rèn)識和創(chuàng)新，探索電化學(xué)過程，并加強(qiáng)電化學(xué)與物理、生物、化學(xué)等領(lǐng)域的結(jié)合；其次是電化學(xué)氧化法設(shè)備成本高、能耗大，所以研發(fā)新型電極材料、新型電化學(xué)反應(yīng)裝置已經(jīng)成為該技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

2.2、超聲氧化法

超聲氧化法是利用頻率范圍為15kHz～1MHz的超聲波輻射溶液，形成空化泡，進(jìn)入空化泡中的水蒸氣在局部高溫高壓作用下，生成局部高濃度OH·、HOO·等自由基和H2O2等物質(zhì)，并可形成超臨界水，從而快速氧化去除廢水中的有機(jī)污染物[4]。超聲氧化法降解效率高、對設(shè)備要求低、操作簡單，無二次污染，越來越受到人們的關(guān)注，是一種很有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的新型水污染控制技術(shù)。目前，超聲氧化法研究的對象多為實(shí)驗(yàn)室單一體系或者是小水量廢水的處理，而實(shí)際的印染污水中常含有很多種有機(jī)污染物，這些有機(jī)污染物多為親水性或難揮發(fā)物質(zhì)，因此，研發(fā)超聲氧化法與其它高級氧化技術(shù)聯(lián)用，提高超聲氧化法在實(shí)際印染廢水處理中的實(shí)用性，是其今后主要的發(fā)展方向。

2.3、光化學(xué)技術(shù)

光化學(xué)氧化水處理技術(shù)是近年來新興的水處理技術(shù)，通過光解方法和光催化方法實(shí)現(xiàn)對有機(jī)污染物的降解。光解是通過波長小于190nm的紫外光照射待處理污染物，從而產(chǎn)生有強(qiáng)還原性的離子和強(qiáng)氧化性離子。光催化氧化技術(shù)是一種節(jié)能高效甚至可以完全礦化有機(jī)物等優(yōu)點(diǎn)?；诹孔永寐实?、設(shè)備投資高、能耗大，并且催化劑需要重新回收再生這些缺點(diǎn)，在實(shí)際廢水處理中，光化學(xué)氧化技術(shù)很難被應(yīng)用。

2.4、臭氧氧化法臭氧（O3）氧化能力極強(qiáng)，其氧化還原電位為2.07V，因此在污水處理中有著廣泛的應(yīng)用。臭氧氧化技術(shù)作為一種高級氧化技術(shù)，因其使用方便、降解速度快、易控制管理、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在染料廢水的除色和難降解有機(jī)物的去除等領(lǐng)域得到快速發(fā)展。臭氧與印染廢水中的污染物有兩種反應(yīng)途徑：一是直接反應(yīng)，即臭氧通過親核或親電作用直接同有機(jī)物反應(yīng)；二是間接反應(yīng)，即臭氧在堿等作用下，分解產(chǎn)生OH·與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，生成小分子酸、醛、CO2等，從而達(dá)到徹底礦化有機(jī)物，提高廢水可生化性的目的。臭氧氧化技術(shù)在處理污水過程中不會產(chǎn)生污泥和二次污染，且臭氧發(fā)生裝置簡單緊湊、占地面積少，條件溫和，容易實(shí)現(xiàn)自動化控制和管理，但同時也存在著一些缺點(diǎn)：臭氧在水中的溶解度小，利用率低，處理效果不穩(wěn)定，需要過量才能取得較好的效果；臭氧發(fā)生裝置效率低，能耗大，運(yùn)行成本高，對設(shè)備要求高。這些缺點(diǎn)阻礙了臭氧氧化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的推廣使用，因此開發(fā)新型高效低能耗的臭氧發(fā)生裝置、提高臭氧利用效率、降低處理成本、發(fā)展與臭氧聯(lián)合使用的其他工藝是臭氧在染料廢水處理中推廣使用的前提條件，也是臭氧氧化技術(shù)當(dāng)前要解決的關(guān)鍵問題之一。

結(jié)語

高級氧化技術(shù)作為一項(xiàng)快速發(fā)展的污水處理技術(shù)，以其高效、氧化降解徹底、適用范圍廣以及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)越來越得到研究者的重視，有著廣闊的發(fā)展前景。如何實(shí)現(xiàn)在常溫常壓下快速而經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生大量的羥基自由基，怎樣實(shí)現(xiàn)節(jié)能，發(fā)現(xiàn)更高效率更易回收的催化劑，研制高強(qiáng)度耐腐蝕的設(shè)備材料以及創(chuàng)造更高效率的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)將是未來的研究重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝衛(wèi)東.高級氧化技術(shù)機(jī)理及在污水處理中的應(yīng)用分析[J].高新技術(shù)，2014（6）：23-24.

[2] 方景禮.廢水處理的實(shí)用高級氧化技術(shù)[J].電鍍與涂飾，2014，33（8）：350-355.