1BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第七章高级氧化处理技术7.1废水处理高级氧化技术的进展1835年Semmdwens使用氧化剂分解由微生物、无机废物和有毒化学物质引起的污染水源。（1920年在英国的舍菲尔德建造第一座具有工业规模的活性污泥污水处理厂）氯氧化消毒工艺为人类控制水传染疾病起了十分重要的作用。缺点：（1）重金属离子、有机溶剂分解作用很弱。（2）生成三致物质：三卤甲烷（THMs)和卤乙酸（HAAs)。采用新的氧化剂：过氧化氢（H2O2)、臭氧（O3）、二氧化氯（ClO2)。2BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1废水处理高级氧化技术的进展高级氧化工艺（advancedoxidationprocesses,AOPs)：以自由羟基（·OH）作为氧化剂，采用两种或多种氧化剂联用发生协同效应，或者与催化剂联用，提高·OH的生成量和生成速度，加快反应速率，提高处理效率和出水水质。3BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.1自由羟基·OH自由羟基·OH是最具活性的氧化剂，在AOPs中起主要的控制作用，是氧化反应的中间产物，在天然水体和大多数饮用水中，具有10μs的平均寿命。如：O3的自由基链式反应分解生成·OH、光分解H2O2生成·OH、Fenton反应生成·OH等。4BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.2高级氧化工艺的特点7.1.2.1高氧化性氧化剂氧化电位/V·OH3.08O32.07H2O21.77HClO1.63Cl21.365BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.2.2快速反应臭氧的反应速率常数：KO3＝0.01-1000L/(mol·s)·OH自由基反应速率常数：K·OH＝108-1010L/(mol·s)臭氧对不同污染物的氧化速率相差很大，表现出较强的选择性；·OH自由基对不同污染物氧化速率相差不大，可实现多种污染物的同步去除。6BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.2.3降低TOC和DOC普通化学氧化不能达到显著降低TOC和DOC的效果。如臭氧氧化腐殖质，生成小分子的醛类（甲醛、乙醛等）和羧酸（甲酸、乙酸等），积累于溶液中。甲醛有致突变和致癌性。如果同时存在大量的溴化物时形成溴酸盐化合物，如3-溴-2-甲基-2-丁醇，对人体健康更加有害。高级氧化工艺把有机物彻底氧化成CO2和H2O。7BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.2.4提高废水可生物降解性臭氧－活性污泥处理垃圾渗滤液，降低对生物硝化毒性，COD/BOD的值从16降至6。预处理成本约1.34欧元/kgCOD。臭氧－活性炭组合工艺，使溶解性有机物低分子化，UV值变小，提高生物活性炭床的生物降解效能和吸附效能。高级氧化工艺中，如H2O2/UV、O3/H2O2比单独采用臭氧能更有效提高污染物的可生化降解性。8BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.2.5减少三卤甲烷（THMs）和溴酸盐生成三卤甲烷具有明显的致突变作用，其前驱物是富里酸和腐殖酸。臭氧氧化能够减少三卤甲烷生成势（THMFP），不能完全消除，且有生成溴酸盐的危险。高级氧化工艺如H2O2/UV、O3/H2O2能有效减少THMs的生成。·OH自由基能彻底氧化THMs前驱物，也可消除水中的THMs。9BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.3高级氧化工艺的研究进展及典型工艺介绍7.1.3.1Fenton反应Fenton法是1894年芬顿在研究酒石酸(TartaricAcid)分解时发现：加入亚铁离子（Fe2+）可加強过氧化氢（H2O2）氧化能力，可氧化许多种有机物。此后经多人实验证实，于是便将此二种试剂合称为Fenton试剂。10BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.3.1Fenton反应Fenton反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过氧化氢(H2O2)，使其产生羟基自由基（·OH），进行有机物的氧化，羟基自由基具有的氧化能力，可与大強部分的芳香族有机物进行反应，同时亚铁离子氧化成铁离子(Fe3+)，铁离子又会与双氧水反应，并还原成亚铁离子(Fe2+)。11BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.3.1Fenton反应Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OHFe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+H2O2+·OH→HO2·+H2OFe3++HO2·→Fe2++H++O2Fe2++HO2·→Fe3++HO2-Fe2++·OH→Fe3++OH-Fe2++HO2·+H+→Fe3++H2O212BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology7.1.3.1Fenton反应Fenton试剂一方面可利用过氧化氢与亚铁离子反应产生具有强...
