臭氧高级氧化法的研究

臭氧高级氧化法的研究

       近来，因气候异常出现了厄尔尼诺和拉尼娜现象，还因全球变暖出现异常缺水及局部乐常降水等。这种情况下即使能确保按常规态状取得应有的水量，也经常有其他城市用过的水混入之情况。其含ng/1或pg/1量级的微量环境污染化学物质，安全性令人担忧。过去，各工厂为实现零排放，在水源利用和废水方面采取的措施，城市本身可能也将采取相同措施。

 

       即对取来的水深度处理用作自来水，然后对使用过的污水再行超深度处理而再生利用。新加坡已实验性试行的办法，是将再生水循环利用，作为饮用水在内一切用途的城市用水，从而大大减少向河川的排放量。当然城市雨水也贮于地下，用作补给水等，通过水源污染负荷对策、城市道路清扫及水系重现，恢复了城市的富生态系统，提供了城市生活环境中感知自然的必要要素。为此要求能实现再利用的技术对策。当下，作为超深度处理技术，有功能性膜处理、臭氧处理、活性炭处理等，关键在于如何有机地组合使用这些技术。为求更安全的水， 须将极微量的有害物质或有毒物质能完全分解，且稳定化和无害化的技术，就只有高级氧化法。虽然在膜处理上已开发了许多功能性膜，应用领域也很广，但终究只是一项污浊物的分离技术。从制造安全水的角度，如不能对浓缩的有毒、有害物质进行再次处理，便没有完成水处理的安全处理。活性炭也是如此，必须通过功能再生处理和补充操作，将吸附有机物稳定化、安全化，从而维护管理费高企。

 

       将有机物无害化、无机化的高级氧化法水处理中，有臭氧+UV（紫外线）、臭氧+H2O2。（过氧化氢）、臭氧+TiO2（催化剂）、UV+TiO2（催化剂）、芬顿（Fenton's）试剂（Fe+H2O2）、UV+H2O2等，其重点在于臭氧、UW、HO₂、Ti0₂等氧化相关物质的组合处理。这些氧化反应均会产生0H基及它的氧化作用，所以高效产生自由基，并与对象物质充分反应成了此技术开发的要点。

 

       在有机化学领域，目由基反应如家常便饭，但在净水处理工程中却认为即价贵又无必要，因此未予以应用。OH基的氧化能力很强，仅次于氟，它会非选择性地与水中清除剂的碳酸离子、碳酸氢离子、磷酸离子等发生反应，快速变成过氧化氢，或变成羟离子或水，其能量也随之消失。一般情况下，OH基的半衰期为2×10负7次方秒左右，瞬间生成、瞬间消失。因此很难控制其反应。与清除剂的各种无机离子的反应速度常数在浓度为10的负三次方（M）量级时，是10的七次方至10的九次方（M负一次方S负一次方），速度非常快，所以控制反应就成了问题。

一般臭氧溶于水中会产生相应的反应，但水中存在HO：或羟离子（OHF）等，则臭氧本身就会急速反应，变向为OH基和H.O，从而几乎无法检出臭氧的浓度。臭氧的吸收效率将很高。用0H基将有机物变质为无机化的过程，称为高级氧化法（Advanced OxidationProcesses）（A0P's），也称高级氧化技术（Advanced Oxidation Treatment 或Technology）（AOT）。

 

       要求利用该法的反应装置能将臭氧、H2O2、UV照射等组合，以所生成氧化还原电位较高的OH基与难分解有机物发生反应，在短时间内使之降低。因此，在反应装置的停滞时间要短，很好能适用臭氧在水中急速溶解的系统。如添加过氧化氢则射流式比曝气式（微小气泡发散）的效率更高。

 

       高级氧化法虽能在短时间分解特殊有机物，但同时使用两种氧化，作业成本会提高。但高级氧化法仅针对难分解性有机物的处理，使用时需适当选择。如前几年，当时的环境厅公布了67种引起内分泌失调的可疑化学物质，利用GC-MS（辉光放电光谱测定法）等方法，对其中较易定量的48种进行臭氧和AOP分解处理实验，并分别算出了单臭氧处理和臭氧+外线图射外理的后应违府（1次后应速府常数）。经比较发现也有易被空气分解的物质，有的物质能用臭氧分解，有的却很难。而臭氧很难分解的物质用高级氧化处理法多能分解。从这些反应常数知道任何一种方式均在工程学时间内完成处理。