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高級氧化技術在水處理中的實際應用

 

    在實際廢水處理過程中，廢水成分復雜，使得單一的氧化處理工藝處理效果不佳。因此在實際應用中，多采用復合高級氧化技術或與其他工藝聯合使用，可以提高羥基自由基濃度，加快反應速率，降低成本。圖1為常見的高級氧化技術組合方式，表1列舉了一些高級氧化技術復合使用處理目標反應物的過程和結論。

圖1常見的AOPs組合方式

超聲氧化技術與光催化氧化技術之間協同作用效果顯著。超聲波空化過程產生局部高溫高壓，可引起有機物的熱解及水分子裂解，產生自由基，同時超聲可使水中的催化劑粒子分布均勻，避免污染物吸附于光催化劑表面，加快污染物與自由基反應。

 

水污處理的聯合方法

電-Fenton氧化技術中，電化學法產生的Fe2+與H2O2可作為Fenton試劑的持續來源，降低了處理成本。系統中的·OH氧化、電吸附和陽極氧化均能降解有機物，有機物礦化程度高。但由于電-Fenton法電流效率較低，導致其運行費用較高，且僅適用于處理酸性廢水，限制了它的廣泛應用。

 

光-Fenton法對有機物的處理效果較好。將紫外光引入Fenton體系，可以降低Fe2+的用量，同時紫外光和Fe2+對H2O2催化分解存在協同效應。但該體系對太陽能的利用能力不強，存在能耗大，費用高的缺點，因此其不適宜處理濃度過高的廢水。在未來發展中，應以降低運行成本為目標。

 

UV/03法可以使臭氧氧化降解的有機物種類增多，加快降解速率。在紫外光的照射下，臭氧可以產生更多的強氧化性自由基，同時紫外光可改變有機物自身結構，利于水中有機污染物的氧化降解。

 

H2O2與03相互間催化作用可產生大量自由基，進而可以降解廢水中的污染物。二者聯用可提高水的生化性，具有不產生二次污染、成本低、條件溫和、設備簡單的優點，對于酚類化合物的去除非常有效。

 

超聲與臭氧聯合可強化臭氧氧化能力。在超聲波作用下，臭氧分子分解產生大量氧化性能強的自由基，這些自由基的存在有利于有機污染物的降解。反應過程中超聲波還會提高臭氧與水的接觸面積，提高臭氧傳質速率，具有高效、環保的特點

 

高級氧化技術和與生物技術的聯合運用受到了廣泛關注。高級氧化技術具有反應速度快、適用范圍廣等優點，但成本較高；而生物法成本低廉，處理量大，但對于難降解有機污染物處理效果較差，運行不穩定。因此，兩者結合可縮短高能耗的高級氧化過程，實現對有機物高效低成本的降解。

 

結論

 

高級氧化技術（AOPs）高效、使用范圍廣、處理效果優異，但其基礎理論還不十分完善，且實際污染系統復雜多樣，存在處理成本高、反應條件苛刻、反應器復雜等問題。將高級氧化技術復合使用或與其他技術相結合，可發揮其協同作用，強化污染物處理效果。

高級氧化技術未來發展方向主要有以下方面。

（1）污染物種類繁多，對應的氧化降解機理各不相同，不同污染物的氧化反應機理需進一步探究和完善。

（2）研究低成本高效率的氧化劑和活性好、穩定高效、適用性廣的催化劑，進一步提高水中污染物的處理效果。

（3）根據有機物在反應器內的反應機理，開發低成本、高效耐用的反應器。

（4）研究如何延長羥基自由基的存留時間，并使其在氧化過程中維持較高濃度。

（5）應注重高級氧化技術的復合或與其他技術組合工藝的開發，進一步擴大可去除有機物的種類。