中山大学－高级氧化技术在废水处理中应用.pptVIP

SO4·-与有机物的反应机理 大多数认为SO4与·OH类似，也主要是通过电子转移、氢提取以及加成三种方式与有机物反应。 Neta通过脉冲辐射光谱的方法，测定了SO4·-和21种苯系化合物的反应速率常数，发现不同有机物与SO4·-的反应速率常数的对数与取代基的Hammett常数σ呈线性相关，说明SO4·-与芳香类化合物主要是通过电子转移的方式进行。 George采用激光闪光光解仪测定了SO4·-与一系列的醇、醚、酯等挥发性有机物的反应速率常数，发现其反应速率常数与每个化合物的最弱C-H键的解离能（BDE）呈线性相关，随着BDE的增加，反应速率常数降低，从而证明了SO4·-与醇、醚、酯类化合物的反应机理主要是氢提取反应。 Padmaja研究了SO4·-与一系列的烷烃、烯烃、醇、醚和胺在乙腈中的反应速率常数，结果发现反应速率常数的变化范围从106～109L·mol-1·S-1，并且在乙腈中的反应速率均大于在纯水中的，说明SO4·-与烯烃类化合物主要是通过加成的方式反应，与烷烃、醇、醚是通过氢提取的方式反应，与胺主要是通过电子转移的方式反应。 Liang应用Fe2+催化K2S2O8得到的SO4·-来降解被污染地下水中的三氯乙烯（TCE），通过缓慢加入Fe2＋来防止过量Fe2＋的聚集以及Fe2＋的氧化，并且通过连续加入S2O32-来控制体系的氧化还原电位，在20min内实现了90％以上的TCE去除率。后来，Liang又在Fe2＋/K2S2O8体系中加入柠檬酸作为螯合剂来控制起催化作用的Fe2＋的量，在20min内使TCE几乎完全去除。 Anipsitakis首次使用Co/PMS试剂产生活泼的SO4·-来降解环境中典型的有机污染物2，4-二氯苯酚。研究表明，该体系不仅可以在1h之内将50mg/l的2，4-DCP(HSO5-)：(2，4-DCP)0=4：1完全分解，而且可以在催化剂用量非常小(HSO5-)：(Co2+)=1000、(HSO5-)：(2，4-DCP)0=80的时候使50mg/l的2，4-DCP的矿化率达到95％。 Anipsitarispo采用UV激发K2S2O8和均相Co/PMS两种方法产生SO4·-来降解肝毒素（MC-LR），结果表明基于SO4·-的高级氧化技术是一项非常有前景的控制藻毒素污染的技术，MC-LR可以得到很好的去除。 Hisao Hori采用紫外光激发K2S2O8产生的SO4·-来降解全氟辛酸（PFOA），PFOA的浓度与含氟聚合物制造厂废水的实际含量相当（140～1387mg/l），研究发现，SO4·-能有效降解PFOA及其他含有C4-C8全氟烷基基团的全氟羧酸类物质，主要产物为F-和CO2，没有检测到CF4的生成。 Yu以亚甲基橙、亚甲基蓝和酸性橙II为例，研究了Co/PMS体系在生物适宜的pH下对偶氮染料的降解活性。生物适宜的pH是通过低的污染物浓度（0.01mmol/l），较低的氧化剂浓度（0.06mmol/l）实现的，研究所采用的Co的浓度也非常低（0.004mmol/l）。作者采用生物发光细菌测了体系的毒性，结果表明所研究的染料废水采用Co/PMS体系降解后，毒性减小了35％。 存在问题和展望 高级氧化法的处理成本一般较高，在处理过程中会消耗掉较多的化学试剂和电能。 存在问题 有些高级氧化法对反应条件要求较高，例如Fenton氧化法一般要求在pH3.5以下时才会有较高的氧化效率，而通常废水的pH都高于此值，又如超临界水氧化技术要求374℃的高温和22.1MPa的高压环境。 在有些高级氧化方法中存在催化剂难以回收的问题，例如Fenton试剂属于均相催化体系，出水中含有大量的铁离子，需进行后续处理以回收催化剂，这就造成处理成本高且易引起二次污染等问题。 采用高级氧化法对有机废水进行处理后，水中会产生一些中间产物，由于出水中成分种类繁多，如何对处理后的出水安全性进行简单有效的评价成为关键问题。美国环保局建立了一系列评价废水综合毒性的试验准则，采用标准的水生脊椎动物、无脊椎动物和植物来测定废水的急性和短期慢性毒性，通常用1/LC50或1/EC50来表示废水毒性的高低。1/LC50或1/EC50值越小表明废水生物毒性越低，同时表明该废水对生态环境影响越小，也反映出对废水处理的效果越好。 展望 也许在未来的日子里，将光、电、氧化剂、催化剂结合起来，开发一种高效率的超高级氧化技术，在普通条件下就有很好的降解污染物的效果，我们拭目以待。 要使高级氧化技术得到广泛应用必须解决以下几个问题：弄清·OH自由基产生机制和提高产生率的条件；明白·OH自由基与污染物的反应机制，自由基在氧化过程中究竟起多大的作用，从而获得污染物降解最快的条件；阐释清楚污染物在反应器内的反应与传质机理，为设计出最佳的反应