废水高级氧化技术知识点汇总.docx

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1、废水高级氧化技术知识点汇总目录1 .高级氧化技术的定义22 .高级氧化方法及其作用机理23 .高级氧化技术有什么特点？24 .OH自由基的优点35 .高级氧化技术分为哪几类？36 .自由基与污染物反应的四种主要方式37 .产生羟基自由基的途径38 .高级氧化技术是什么及在水处理中的作用39 .6种污水处理富级氧化技术510 .FentOn试剂亚铁811 .影响Fenton试剂氧化能力的因素912 .类Fenton试齐IJ913 .增强fenton反应活性的方法914 .氧化电位1015 .臭氧氧化的定义1016 .臭氧与有机物的反应途径（或机理）1017 .臭氧氧化性能的影响因素1018,增强

2、臭氧氧化的措施方法1019 .臭氧在水处理中的应用1120 .与化学药剂处理法相比，臭氧法具有以下特点1121 .硫酸根自由基定义1122 .硫酸根自由基的活化1223 .硫酸根与有机物的一般作用方式1224 .湿式氧化法1225 .催化湿式氧化技术1226 .典型的湿法氧化工艺流程图1227 .光催化的定义1328 .为什么要求Tio2光催化对很多有机物有较强的吸附作用？1329 .光催化技术的技术特征1430 .TiO2光催化材料的特性1431 .TiO2光催化剂的改良1432 .TiO2在实际应用中的缺陷1533 .硫酸根自由基用在水处理中的优点1534 .例题Ti2在紫外光的作用下，可

3、以降解活性染料X3B。实验发现，当在溶液中加入少量的铁粒子后，X3B的降解速率大大增加。试解释原因。1635 .什么是高级氧化技术？环境光催化技术的共性？1636 .PhOto-femon反应降解有机污染物的原理？1637 .贵金属表面沉积对Tio2光活性有什么影响？1738 .半导体TiOz受光激发后，电子和空穴的命运有哪儿种？1739 .简述TiOz溶液中，可见光照射下的染料自敏化降解的原理1740 .非金属（如氮）掺杂Tio2有什么意义？其原理？掺杂TiOz方法的缺陷？181 .高级氧化技术的定义利用强氧化性的自由基来降解有机污染物的技术，泛指反应过程有大量羟基自由基参与的化学氧化技术。

4、其基础在于运用催化剂、辐射，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基（一般为羟基自由基，0H）,再通过自由基与污染物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化。-0H反应是高级氧化反应的根本特点。2 .高级氧化方法及其作用机理通过不同途径产生0H自由基的过程。0H自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应，攻击水体中的各种有机污染物，直至降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。可以说高级氧化技术是以产生0H自由基为标志。3 .高级氧化技术有什么特点？反应过程中产生大量氢氧自由基0H；反应速度快；适用范围广，0H几乎可将所有有机物氧化直至矿化，不会产生二次污染；可诱发链反应；可作为

5、生物处理过程的预处理手段，使难以通过生物降解的有机物可生化性提高，从而有利于生物法的进一步降解;操作简单，易于控制和管理。4 .-OH自由基的优点选择性小，反应速度快；氧化能力强；处理效率高；氧化彻底。5 .高级氧化技术分为哪几类?化学氧化法：臭氧氧化/Fenton氧化/高铁氧化电化学氧化法湿式氧化法：湿式空气氧化法/湿式空气催化氧化法超临界水氧化法光催化氧化法超声波氧化法过硫酸盐氧化法6 .自由基与污染物反应的四种主要方式氢抽提反应、加成反应、电子转移、（氧化分解）。自由基反应的三个阶段：链的引发、链的传递、链的终止自由基反应具有无选择性，反应迅速的特点。7 .产生羟基自由基的途径Fe2+H

6、202UVH2O2sH2O2O3sUV/O3、UVH2O2O3光催化氧化（TiO2光催化氧化反应机理：产生空穴和电子对），对有机物降解速率由快到慢依次为UV-Fenton、Fenton.O3/US、O3、O3/UV、UVH2O2UVo.高级氧化技术是什么及在水处理中的作用ftac1iccd随着科技的发展，人工合同的化学品不断增加，许多处理和未处理的生产和生活废物进入环境。但是其中很多难被自然界的生物反应和化学反应降解，造成环境污染，导致生态破坏。针对这种难降解污水，我们采用高级氧化技术以提高难降解废水的生化性，目前在水处理中使用较多的有Fenton催化臭氧氧化、电絮凝、UV等工艺。高级氧化技术

7、定义是任何以产生羟基自由基为目的的过程均为高级氧化工艺（羟基自由基是一种活性氧，是由氢氧根失去一个电子形成的。羟基自由基具有极强的氧化能力，氧化电位2.8V）。基于羟基自由基的高级氧化技术衍生出众多的工艺，具体工艺如下图所示。羟基自由基与有机物之间的加合、取代、电子转移、断键等，将大分子难降解污染物氧化成小分子物质，提高了污水的可生化性。基HKh活化的高级氧化技术UXH2O2.Fenton法等基于O=的高级氧化技术基Fo3催化的高级氧化技术光与光催化技术水热氧化技术辐射高级仪化技术其他辄化技术OyH2O2,。均相催化5等电化学、等离子体篓!图1基于羟基自由基的高级氧化技术高级氧化技术的特点：1

8、 .反应速度快；2 .反应过程中羟基自由基产生量大；3 .反应比较彻底，不会有二次污染；4 .适用范围广，因为较强的氧化性，大部分物质都可以被氧化；5 .可诱发链反应；6 .反应原理简单，现场易于操控和管理。羟基自由基的特点：氧化能力强；对污染物的选择性小，反应速率快；氧化效率高，氧化比较彻底等。9 .6种污水处理高级氧化技术化学、电化学催化、湿式、超临界水、光催化、超声波氧化技术高级氧化处理技术作为物化处理技术之一，具有处理效率高、对有毒污染物破坏较彻底等优点而被广泛应用于有毒难降解工业废水的预处理工艺中，已经逐渐成为水处理技术研究的热点。目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、

9、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。O1化学氧化技术化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂作用下，用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。1芬顿氧化法：该技术起源于19世纪90年代中期，由法国科学家HJFenton提出，在酸性条件下，电。2在Fe?+离子的催化作用下可有效的将酒石酸氧化，并应用于苹果酸的氧化。长期以来，人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产生羟基自由基式为：Fe2+H2O2=Fe3+OH-+OH,且反应大都在酸性条件下进行。在化学氧化法中，FentOn法在处理一些难降解有机物(如苯酚

10、类、苯胺类)方面显示出一定的优越性。随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入FentOn法中，使Fenton法的氧化能力大大增强。2类芬顿氧化法：类FentOn反应是除Fe(I1)以外，Fe(I1I).含铁矿物以及其他一些过渡金属如Co、Cd、Cu.Ag.Mn、Ni等可以加速或者替代Fe(H)而对H2O2起催化作用的一类反应的总称。研究表明，利用Fe3+、MM+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、镒的氧化矿物等非均相催化剂同样可使出。2分解产生0H,因其反应基本过程与FentOn试剂类似而称之为类Fenton体系。如用Fe?+代替Fe?+,由于Fe?+是即时产生的，

11、减少了0H被Fe?+还原的机会，可提高0H的利用效率。若在FentOn体系中加入某些络合剂(如Cz。：-、EDTA等)，可增加对有机物的去除率。3臭氧氧化法：臭氧氧化体系具有较高的氧化还原电位，能够氧化废水中的大部分有机污染物，被广泛应用于工业废水处理中。臭氧能氧化水中许多有机物，但臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且不能将有机物彻底分解为C02和出0,臭氧氧化后的产物往往为竣酸类有机物。且臭氧的化学性质极不稳定，尤其在非纯水中，氧化分解速率以分钟计。在废水处理中，臭氧氧化通常不作为一个单独的处理单元，通常会加入一些强化手段，如光催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。此外，臭氧氧化与其他

12、技术联用也是研究的重点，如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。02电化学催化氧化法该技术起源于20世纪40年代，有应用范围广、降解效率高、能量要求简单、利于实现自动化操作，应用方式灵活多样等优点。电化学催化氧化法既可用于难降解废水的前处理措施来提高可生物降解性能，又可以作为难降解酚类废水的深度处理技术，在优化的PH值、温度和电流强度条件下，苯酚可以得到几乎完全的分解。针对高浓度、难降解、有毒有害的含酚废水，传统生物法和物化法已经失去了其优势，化学氧化法又因其昂贵的费用阻碍了其推广应用，电化学催化氧化法越来越受到人们的青睐，但其自身也存在一些问题，如电耗，电极材料多为贵金属，成本较高及存在

13、阳极腐蚀，指导其推广应用的微观动力学和热力学研究尚不完善等。03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一种行之有效的方法，其基本原理是在高温高压的条件下通入空气，使废水中的有机污染物被氧化，按处理过程有无催化剂可将其分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化两类。1湿式空气氧化法最早研制开发湿式空气氧化(WetAirOXidation,简称WAO)法并实现工业化的是美国的ZimPro公司，该公司已将WAo工艺应用于烯烧生产废洗涤液、丙烯睛生产废水及农药生产废水等有毒有害工业废水的处理。WAO技术是在高温(125320C)高压(0.520MPa)条件下通入空气，使废水中的高分子有机物

14、直接氧化降解为无机物或小分子有机物。使用湿式空气氧化技术对乐果生产废水进行预处理，有机磷的去除率高达95%,有机硫的去除率高达90%。ZimPro公司的WAO工艺处理效率高、反应时间短，但由于该技术要求高温高压，所需设备投资较大，运转条件苛刻，难于被一般企业接受，因而配合使用催化剂从而降低反应温度和压力或缩短反应停留时间的湿式空气催化氧化法近年来更是受到广泛的重视与研究。2湿式空气催化氧化法湿式空气催化氧化(Cata1ytiCWetAirOXidation,简称CWAo)法是在传统的湿式氧化处理工艺中加入适宜的催化剂使氧化反应能在更温和的条件下和更短的时间内完成。从而可降低反应的温度和压力，提

15、高氧化分解能力，加快反应速率，缩短停留时间，也因此可减轻设备腐蚀、降低运行费用。湿式空气催化氧化法的关键问题是高活性易回收的催化剂。CWAO的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3类，按催化剂在体系中存在的形式，又可将湿式空气催化氧化法分为均相湿式催化氧化法和非均相湿式催化氧化法。均相湿式催化氧化化法。在均相湿式催化氧化法中，由于催化剂（多为金属离子）是可溶性的过渡金属盐类，这些盐类以离子形式存在于废水中，在离子或分子的水平上通过引发氧化剂的自由基反应并不断地再生而对水中有机物的氧化反应起催化作用。在均相湿式催化氧化法中由于催化剂在分子或离子水平上独立起作用，因而分子活性高，使得氧化效果较好。但由于均相湿式催化氧化法中的催化剂是以离子形式存在，较难从废水中回收和再利用，且易造成二次污染。非均相湿式催化氧化法。非均相湿式催化氧化是向反应体系中加入不溶性的固体催化剂，其催化作用是在催化剂表面进行，催化剂的比表面积的大小对有机物的降解速率影响很大。由于固体催化剂的组成种类及废水性质的不同，湿式催化氧化的效果也不同。在多相湿式催化氧化