高级氧化技术染料武汉工业废水处理的研究进展
来源：武汉权鼎环保科技有限公司 阅读：4644 更新时间：2016-12-08 11:20高级氧化技术染料武汉工业废水处理的研究进展
近年来，染料制备工业和染料的使用得到了飞速发展。武汉以纺织为贸易出品大市，由于染料武汉工业废水处理具有有机物浓度高、可生化性差甚至有生物毒性等特点，使得传统的生物法对其处理难以达到理想的效果。而由于高级氧化技术可产生具有强氧化性的羟基自由基(HO),能使许多结构稳定，甚至很难被微生物分解的有机分子转化为无毒无害的可生物降解的低分子物质，反应终点产物大部分为二氧化碳、水和无机离子等，并且无剩余污泥和浓缩物产生，因此，近年来该技术成为处理染料武汉工业废水处理的研究热点。
1 湿式氧化法
湿空气氧化技术（WAO)是由F. J. Zimmerann 在1944年研究提出，并在1958年首次将WAO用于处理造纸黑液废水，COD去除率达90%以上2,3〕但由于该技术需要较高的反应温度（125 — 320 °C)、压 力（0.5 — 20 MPa)，和较长的停留时间，尤其是对于某些难氧化的有机物，反应要求更为苛刻，因此自 20世纪70年代以来，在WAO基础上发展起来了一系列新技术41，如使用高效、稳定催化剂的催化湿式 氧化技术（CWAO)，以及使用过氧化氢作氧化剂的催化湿式过氧化物氧化技术（CWPO)等。目前催化湿式氧化法的研究热点主要集中在高效、稳定的催化剂的制备上。
尽管催化湿式氧化工艺的处理效果比较理想，但是其操作条件比较苛刻，因此研制新型高效催化剂以降低反应条件，使得反应条件比较温和成为当前催化湿式氧化工艺的研究热点。
2 Fenton试剂法
Fenton法是由H. J. H. Fenton提出的，该法以铁盐(Fe3+或Fe2+)为催化H2O2存在下产生强氧化性的HO*，能氧化许多有机分子，且系统不需要高温高压。结果表明，该法特别适合于处理成分复杂（同时含有亲水性 和疏水性染料）的染料武汉工业废水处理，同时具有成本低、操作 方便的优点，具有很大的推广价值。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。结果表明，光助Fenton体系的氧化能力远大于传统的Fenton体系。
Fenton法反应条件温和，设备也较为简单，适用范围比较广。该法的缺点是氧化能力相对较弱，出水中含有大量的铁离子。近年来，铁离子的固定化技术引起了广泛关注，并且成为Fenton氧化法的重要发展方向。
3 光化学与光催化氧化法
紫外光氧化法具有能量利用率高、脱色效果好等优点，且脱色过程不产生污泥，处理后的废水毒性相对较低， 因此紫外光氧化法成为染料武汉工业废水处理脱色研究的热点之一。向紫外光氧化法中引入适量的氧化剂，废水的处理效果可以明显地得到提高。H. Y. Shu 等121以酸性黑1为目标降解物，对UV/H2O2工艺的操作参数进行了优化。结果表明，在适当的条件下，-2- 20 mg/L的染料分子可被完全矿化。而在同样的条 件下，单独UV辐照和单独投加H2O2对染料几乎没有降解作用。
光催化氧化技术是在光化学氧化技术的基础上发展起来的，与光化学法相比，有更强的氧化能力，可使有机污染物降解更彻底。研究发现，光催化氧化技术是一种能有效提高废水可生化性的工艺。结果表明，光催化氧化法可有效去除难生物降解污染物，且可使废水完全脱色。
近几年的研究发现，向纳米TiO2中掺杂适量的助剂后，其光催化活性有明显提高。研究表明，当Au的负载量为0.8 tg/cm2时，光催化反应的速率与未掺杂Au的TiO2薄膜相比提高2倍。
4 电化学法
电解法主要使废水中的有机物质在阴阳两极上发生电极氧化还原反应，生成不溶于水的沉淀物，经过滤或直接氧化还原为无害气体外排除去，从而达到降低COD的目的。应用电化学方法去除有机污染物主要集中在具有生物毒性的化合物，依靠电化学方法所特有的电催化功能，可以选择性地使有机物氧化降解到某一特定阶段，这是电化学法最具吸引性和挑战性的方面。电化学方法与其他方法的兼容性较好，较容易与其他方法配合使用，从而达到最佳处理效果。但是用电化学法彻底氧化分解水中有机污染物需要大量电子，能耗较高，设备成本也较高。这也是电化学法单独使用时需要克服的问题。
5 臭氧氧化法
臭氧具有很强的氧化能力。它对除分散染料以外的所有染料武汉工业废水处理都有脱色能力，能够破坏这些染料的发色或助色基团，从而达到脱色效果。结果表明，UV的引入并没有显著提高染料的降解速率，这可能是因为染料武汉工业废水处理的色度太大，吸收了大部分的紫外光。因此，对于高浓度的染料武汉工业废水处理，UV的引入并不是经济有效的方法。
由于臭氧在水中的溶解度较低，如何更有效地把臭氧溶于水中巳成为该技术研究的热点；并且使用臭氧也会产生其他副产物，其中最受关注的是羰基化合物中的醛类，比如甲醛、乙醛，这些物质具有急性毒性和慢性毒性，并且具有一定的致癌、致畸、致突变性。另外臭氧发生器的成本相对比较高，因此单独的臭氧处理并不是一种经济有效地去除有机物的方法。
6 微波辅助氧化法
微波是指波长为0.001 -4 m，频率为300-300000MHz的电磁波。微波电磁场能使液体中的极性分子产生高速的旋转碰撞而产生热效应，同时改变体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学键强度；同时，许多磁性物质如过渡金属及其化合物、活性炭等对微波有很强的吸收能力，由于其表面的不均匀性，微波辐射会使其表面产生许多‘热点”这 些热点处的能量比其他部位高得多，常作为诱导化学反应的催化剂。此外，微波还有非热效应的特点， 即在微波场中，剧烈的极性分子震荡，能使化学键断裂，故可用于污染物的降解。近年来，微波技术在难降解废水处理领域引起了广泛关注。
微波催化氧化废水处理工艺，实际应用的主要问题是运行费用高，如何降低运行费用及回收高温出水的热能是今后需要研究的重点课题。
7 超声氧化法
超声化学的研究进展表明，超声也是一种有效的水处理高级氧化技术。超声波作用下产生的声空化效应形成的高温高压致使空化气泡内部的气体分子（水与其他气体）离解产生自由基，进而引发超声化学反应。超声波净化法(US法）被认为是一种清洁且具良好前景的方法。一般认为，水中的有机污染物可直接在超声产生的高温高压‘空化泡”中分解，或者被自由基氧化。
8 其他处理方法
在处理难降解染料废水方面，超临界水氧化技 术是目前研究较为活跃的新技术之一，它是利用温度为374 C、压力为22.1 MPa的超临界水作为介质来氧化分解有机物。由于超临界水气液相界面消失，成为一均相体系，因而超临界水中的有机物反应速度极快。但是由于该技术对反应条件要求较为苛刻 (高温、高压），对设备要求较高，因此还有一些实际的技术问题亟待解决。
低温等离子体化学法也是目前研究较多的新技术之一。该方法是在特定条件下使气（汽）体部分电离而产生等离子体。由于其中离子、自由基、中性原子或分子等重离子的温度接近或略高于室温，所以称这种等离子体为低温等离子体。低温等离子体具有足够高能量的活性物种，因而可使反应物分子激发、电离或断键。
近年来，高能量的电子束及丫射线照射也被用于染料武汉工业废水处理中371。这种方法是利用水在高能量脉冲辐照下分解成HO*自由基和H原子，能够进攻染料分子的发色基团和芳香环，从而达到降解染料的目的。
9 结语
高级氧化水处理技术是近20年来新兴的水处理技术，由于其在污染物降解中具有高效性、普适性和氧化降解的彻底性等优点，巳成为国内外水处理一4 一 研究领域的热点课题。但就目前来说，单一地使用这类技术彻底去除染色废水中的COD和色度，成本还是较高，与产业化应用还有一定距离。高级氧化技术处理染料武汉工业废水处理的发展趋势应是提高处理效率、降低处理成本。而开发高级氧化技术与生物技术的组合 工艺具有潜在的应用价值，即利用高级氧化工艺的强氧化性，使印染废水中难降解有机物氧化为易于降解物质，然后进行生化处理，这样，既能有效地提高处理效率，又能够降低其处理成本。
