高級氧化技術(簡稱AOT)又稱深度氧化技術,其基礎在于運用電、光輻照、催化劑,有時還與氧化劑結合,在反應中產生活性極強的自由基(如OH),再通過自由基與有機化合物間的加合、取代、電子轉移、斷鍵等,使廢水中難降解的大分子有機物氧化降解成為低毒或者無毒的小分子物質,甚至直接降解成為C02和H20,接近完全礦化。
高級氧化處理技術作為物化處理技術之一,具有處理效率高、對有毒污染物破壞較徹底等優點而被廣泛應用于有毒難降解工業廢水的預處理工藝中,已經逐漸成為水處理技術研究的熱點。目前的高級氧化技術主要包括化學氧化法、電化學氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法和光催化氧化法等。
化學氧化技術
化學氧化技術常用于生物處理的前處理。一般是在催化劑作用下,用化學氧化劑去處理有機廢水以提高其可生化性,或直接氧化降解廢水中有機物使之穩定化。
1、芬頓氧化法
該技術起源于19世紀90年代中期,由法國科學家H.J.Fenton提出,在酸性條件下,H2O2在Fe2+離子的催化作用下可有效的將酒石酸氧化[2],并應用于蘋果酸的氧化。長期以來,人們默認的Fenton主要原理是利用亞鐵離子作為過氧化氫的催化劑,反應產生羥基自由基式為:Fe2++H2O2——Fe3++OH-+?OH,且反應大都在酸性條件下進行。
在化學氧化法中,Fenton法在處理一些難降解有機物(如苯酚類、苯胺類)方面顯示出一定的優越性。隨著人們對Fenton法研究的深入,近年來又把紫外光(UV)、草酸鹽等引入Fenton法中,使Fenton法的氧化能力大大增強。
2、類芬頓氧化法
類Fenton反應是除Fe(Ⅱ)以外,Fe(Ⅲ)、含鐵礦物以及其他一些過渡金屬如Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni等可以加速或者替代Fe(Ⅱ)而對H2O2起催化作用的一類反應的總稱。
研究表明,利用Fe3+、Mn2+等均相催化劑和鐵粉、石墨、鐵、錳的氧化礦物等非均相催化劑同樣可使H2O2分解產生?OH,因其反應基本過程與Fenton試劑類似而稱之為類Fenton體系。如用Fe3+代替Fe2+,由于Fe2+是即時產生的,減少了?OH被Fe2+還原的機會,可提高?OH的利用效率。若在Fenton體系中加入某些絡合劑(如C2O2-4、EDTA等),可增加對有機物的去除率。
3、臭氧氧化法
臭氧氧化體系具有較高的氧化還原電位,能夠氧化廢水中的大部分有機污染物,被廣泛應用于工業廢水處理中。臭氧能氧化水中許多有機物,但臭氧與有機物的反應是有選擇性的,而且不能將有機物徹底分解為CO2和H2O,臭氧氧化后的產物往往為羧酸類有機物。
且臭氧的化學性質極不穩定,尤其在非純水中,氧化分解速率以分鐘計[5]。在廢水處理中,臭氧氧化通常不作為一個單獨的處理單元,通常會加入一些強化手段,如光催化臭氧化、堿催化臭氧化和多相催化臭氧化等。此外,臭氧氧化與其他技術聯用也是研究的重點,如臭氧/超聲波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。