高级氧化技术
高级氧化技术
1.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。
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，·OH)，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。
·OH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是通过不同途径产生·OH自由基的过程。
·OH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·OH自由基为标志3.高级氧化技术有什么特点？1）反应过程中产生大量氢氧自由基·OH2）反应速度快3）适用范围广，·OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染4）可诱发链反应5）可作为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;6）操作简单,易于控制和管理4.·OH自由基的优点1）选择性小，反应速度快；2）氧化能力强；3）处理效率高；5）氧化彻底5.高级氧化技术分为哪几类？1)化学氧化法：臭氧氧化/Fenton氧化/高铁氧化2）电化学氧化法3）湿式氧化法：湿式空气氧化法/湿式空气催化氧化法4）超临界水氧化法 5）光催化氧化法6）超声波氧化法7）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+/H2O2、 UV/H2O2、 H2O2/O3、 UV/O3、UV/H2O2/O3、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、UV/H2O2、UV。
高级氧化技术名词解释
高级氧化技术名词解释原指用空气和氧的混合物(氧化剂)来处理废水，后又将其改进为指用空气、臭氧、光和微生物等介质作为氧化剂来处理废水。
是指氧化剂与废水中的还原性物质在高温下发生氧化还原反应，从而破坏废水中有毒有害物质的化学反应。
该法具有反应条件温和，能耗少，成本低廉等优点。
缺点是易产生臭氧、光化学烟雾，对环境有一定影响。
故这类废水通常采用的氧化方法主要是微生物氧化法和臭氧氧化法。
(1)水解-好氧处理法当废水中有机物的可生化降解性差时，将其投加于微生物的生长繁殖过程中，可使大部分有机物转变为易生化降解的物质，从而提高废水的可生化性。
(2)厌氧-好氧生物处理法废水中有机物浓度高、可生化降解性差时，先将废水进行厌氧预处理，使废水中的可生化降解有机物数量大大减少，然后将高浓度的废水进入好氧生物处理系统，在好氧菌的作用下将有机物彻底氧化分解。
高级氧化技术常用于处理含有有机污染物质的废水。
如用COD法处理造纸废水。
在有机物和氧的作用下，废水中的有机物首先被氧化分解，产生酸性气体并逸出，这时，被氧化的有机物质在分解中逐渐形成水和二氧化碳，氧化反应则不断进行下去。
反应式如下：是一种特殊的化学氧化方法。
在催化剂的作用下，加速有机物的氧化。
其反应式如下：(3)活性污泥法活性污泥法(activated sludge，简称A法)是近几十年发展起来的一种高效的污水处理技术，在国外已得到广泛应用。
它由曝气池、沉淀池、污泥回流系统等组成，以供氧和硝化为主，具有出水水质好，占地面积小，维护管理简单，操作方便等优点。
适用范围：适用于处理有机物浓度高、污水负荷大的城市生活污水，在石油、化工、冶金等部门也得到了广泛应用。
2)好氧生物处理法好氧生物处理法(OOC)主要用于处理低浓度、高色度、难生化降解的有机废水。
该方法具有处理效率高、成本低等优点，缺点是运行费用高、二次污染严重、产生消化污泥等问题。
主要应用于城市污水、医院污水和石化、纺织印染等高浓度工业废水。
12种高级氧化技术
12种高级氧化技术
1、臭氧氧化法：利用臭氧（O3）进行氧化反应，处理工艺污染
物的有效性很高。
2、脱溴的氧化法：工艺污水中的挥发性有机物通过添加脱溴剂，形成
有机酸，然后利用活性氧氧化反应来去除。
3、活性炭吸附氧化法：利用活性炭对污染物吸附后，再用氧化剂氧化
来达到净化目的。
4、臭氧-活性炭联合处理：采用活性炭和臭氧联合处理，可以有效去
除水中有机污染物。
5、光催化氧化法：利用可见光引起的光催化反应去除水中有机污染物。
6、水热氧化法：利用水热反应氧化，对于微量的有机物有很好的处理
效果。
7、气相自由基氧化法：利用空气中的自由基氧化剂作用于有机物，从
而去除水中的有机成分。
8、激光氧化法：利用激光的能量使水中的有机物氧化反应而分解掉。
9、高压氧气技术：有机物被高压氧气作用，使其分解，从而达到处理
污染物的目的。
10、电化学氧化法：利用微弱电流作用于污染物，使其发生氧化反应
而被氧化分解。
11、超高温氧化：利用高温的气态氧化反应，有效处理污染物，是一
种快速的技术。
12、臭氧/过氧化氢混合处理：利用臭氧和过氧化氢的混合反应，可以
有效去除水中的有机污染物。
主流的高级氧化技术原理及优缺点
主流的高级氧化技术原理及优缺点
一、原理
高级氧化技术是一种通过产生强氧化剂来氧化降解有机物的方法。
其基本原理是利用高压电、紫外线、超声波等能量形式，将水分子分解产生羟基自由基（·OH）等强氧化剂，这些强氧化剂可以与有机物发生氧化反应，将其降解为无害的物质。
高级氧化技术根据其能量形式的不同，可以分为电化学氧化法、光化学氧化法、超声波氧化法等。
其中，电化学氧化法是最常用的一种，其原理是通过电解水产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。
光化学氧化法则利用光能将水分子分解产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。
超声波氧化法则利用超声波的能量将水分子分解产生羟基自由基，再利用这些自由基与有机物发生氧化反应。
二、优缺点
1.优点
（1）高效性：高级氧化技术可以快速有效地降解有机物，处理效率高。
（2）广谱性：高级氧化技术可以处理多种类型的有机物，包括难降解的有机物。
（3）环保性：高级氧化技术使用的是强氧化剂，可以将有机物降解为无害的物质，不会产生二次污染。
（4）灵活性：高级氧化技术可以根据不同的处理需求，选择不同的能量形式和操作条件。
2.缺点
（1）成本高：高级氧化技术需要使用高压电、紫外线、超声波等设备，设备投资和维护成本较高。
（2）处理难度大：对于某些难降解的有机物，高级氧化技术的处理效果可能不够理想。
（3）副产物问题：高级氧化技术产生的羟基自由基等强氧化剂可能会与水中其他物质发生反应，产生新的副产物。
（4）操作要求高：高级氧化技术的操作要求较高，需要专业的技术人员进行操作和维护。
高级氧化技术名词解释
高级氧化技术名词解释高级氧化技术又称为高温焚烧技术，主要是通过将污染物质在高温下直接氧化为二氧化碳和水。
高级氧化技术可适用于任何成分复杂、温度范围宽的有机废气。
①气氛控制与调节装置：保证燃烧产生的热量以一定的气体状态进入反应器内。
②焚烧炉体：焚烧炉体一般包括焚烧室和尾气吸收处理系统。
焚烧炉体有两种形式：其一是卧式设计，烟气从前端由炉顶入口进入，通过尾部排烟口引出；其二是立式设计，烟气通过设置在后端的吸烟室进入，经水冷或风冷后进入前端。
③锅炉与热交换器：用来储存燃料燃烧放出的热量，同时也作为热传递的介质。
④反应区：反应区是一个多空室结构的立式圆筒，燃烧室底部与反应区相连，燃料与高温烟气的混合物进入反应区。
⑤尾气吸收装置：通过布置在尾气吸收装置内的吸收剂，使废气中的CO2、 HCl、 SOx等物质发生化学反应，最终转化成CO2和H2O。
(3)二氧化碳?臭氧氧化技术：指高浓度二氧化碳在高温（ 1000～1500 ℃）、高氧（纯度≥97%）条件下氧化去除有机物的工艺。
此法操作简便、经济安全，净化效率高，二次污染少，并具有一定的脱色能力。
不足之处是对高温易燃有机物氧化效率低，当温度≥1600 ℃，会引起聚合物降解，降低可靠性和寿命。
其他氧化技术还有氯化法、氯氧化法、氮氧化法、光催化氧化法、等离子体法等。
目前国内外研究、开发和应用较多的有氯氧化法、光催化氧化法和等离子体法等三种。
①焚烧：有的采用直接燃烧的方法，有的采用先将有机物分散在油、乳化液或水中，再送入焚烧炉的方法。
②燃烧室及反应区：焚烧室的焚烧温度一般在700 ℃以上，废气在焚烧室内停留时间约15秒～1分钟，然后进入高温分解区。
③燃烧及辅助装置：根据设计要求，在焚烧炉体内设置燃烧器、导流器、预热器、回转供料器等装置。
废气高温氧化工艺主要是利用废气中所含二氧化碳，在高温下氧化为无害气体，不需另外增加投资，且回收利用热能，但是能耗较高。
近年来，利用高温焚烧技术处理城市有机废气的方法正逐步得到重视。
(完整)高级氧化技术
高级氧化技术高级氧化技术(AOPs)是基于羟基自由基(·OH)的特殊化学性质，化学活性高且氧化无选择性，可以促进有毒有害生物难有机物的氧化分解，最终矿化，达到污染物的无害化处置的氧化技术。
其高氧化还原电位相对于常见的氧化剂，如表1-1所示[1]。
高级氧化技术主要是基于一系列产生羟基自由基的物化过程。
Fenton(1894)发现Fe2+和H202发生化学反应产生·OH，·OH通过电子转移等途径可使水中的有机污染物矿化为二氧化碳和水[2]。
Weiss(1935)得到了臭氧(03)在水体中可与氢氧根离子(OH-)反应生成羟基自由基(·OH )[3]，随后，Taube和Bray(l945)在实验中发现H2O2在水溶液中会离解成HO2-离子，诱发产生羟基自由基[4]。
利用物理的方法，例如超声辐射(Ultrasonic Irradiation)、水力设备(阀、小孔(orifice)和文氏管(venturi)等)、电子束辐射(Electron Beam，EB)等，诱发产生羟基自由基(·OH)[5,6]。
还有超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SWO)、湿式氧化(Wet Air Oxidation，WAO)或催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO)等[7]。
20世纪70年代，Fujishima和Honda等发现光催化可产生·OH，从而揭开了光催化高级氧化技术研究的新领域[8]。
最近，混合型高级氧化技术(Hybrid Advanced Oxidation Ploeesses，HAOPs)成为研究的热点，其结合各种高级氧化技术的优点，弥补不足之处，成为高效的面向实际工程应用发展的新型高级氧化技术。
主要形式如下:超声/ H2O2 (或03)、03/ H2O2、超声光化学氧化(Sono- photochemical Oxidation)、光Fenton技术、催化高级氧化或结合生物氧化工艺、耦合氧化工艺，如SONIWO(SonoChemical Degradation followed by Wet Air Oxidation)等[9]。
高级氧化技术
05
高级氧化技术的发展趋势 与展望
技术创新与改进
高效催化剂的研发
通过改进催化剂的活性、选择性和稳定性，提高高级氧化技术的 处理效率。
反应条件的优化
深入研究反应机理，探索最佳的反应温度、压力、pH值等条件， 降低能耗和资源消耗。
新型反应器的设计
设计新型的反应器结构，实现高效混合、传热和传质，提高反应速 率和去除效率。
02
高级氧化技术的原理
电化学氧化法
原理
利用电化学反应产生强氧化剂，如羟 基自由基（·OH），对有机物进行氧 化分解。
应用
电化学氧化法常用于处理含有难降解 有机物的废水，如印染废水、制药废 水等。
优势
电化学氧化法具有处理效率高、操作 简单、无二次污染等优点。
挑战
电化学氧化法需要消耗电能，运行成 本较高，且对电极材料和反应条件要 求较高。
推动其在工业和市政领域的应用和推广。
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高级氧化技术的实际应用
工业废水处理
工业废水处理
难降解有机物处理
高级氧化技术能够有效地处理工业废水中 的有毒有害物质，如重金属、有机污染物 等，降低其对环境的影响。
高级氧化技术能够将难降解有机物氧化成 低毒或无毒的小分子物质，降低其对生态 系统的危害。
含油废水处理
酸碱废水处理
高级氧化技术能够有效地处理含油废水， 去除其中的油类物质，提高废水的可生化 性。
高级氧化技术能够调节废水的酸碱度，使 其达到排放标准，减少对水体的酸碱污染 。
有机废气处理
有机废气处理
高级氧化技术能够有效地处理有机废气 ，如苯、甲苯、二甲苯等，降低其对大
气环境的影响。
恶臭气体处理
工艺方法——高级氧化技术
工艺方法——高级氧化技术工艺简介高级氧化技术（Advanced Oxidation Process，简称AOPs），利用反应体系中产生的活性极强的羟基自由基（·OH）来进攻有机污染物分子，最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小分子酸，是绿色环保、高效的废水处理技术。
目前，高级氧化技术主要有化学氧化、光化学氧化、光催化氧化、湿式催化氧化等。
由于AOPs 具有氧化性强、操作条件易于控制的优点，近年来引起越来越多的关注。
一、化学氧化法该法是用化学氧化剂将液态或气态的无机物或有机物转化成微毒物、无毒物，或将其转化成易分离形态。
水处理领域中常用的氧化剂为臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。
在苯酚废水处理工艺中，臭氧和过氧化氢的应用最为常见。
目前世界上已经有许多国家使用臭氧消毒，特别是欧洲在自来水厂水处理中多采用臭氧。
在臭氧氧化系统中加入固体催化剂，如具有较大表面积的活性炭等，臭氧、活性炭同时使用，起到催化作用，并可以吸附臭氧氧化后的小分子产物，两者联合增加溶液中的OH-，具有协同效果从而产生更多的羟基自由基。
过氧化氢是一种强氧化剂，在碱性溶液中氧化反应很快，不会给反应溶液带来杂质离子，因此被很好地应用于多种有机或无机污染物的处理。
过氧化氢用于去除工业废水中的COD已经有很长时间，虽然使用化学氧化法处理废水的价格比普通的物理和生物方法高，但这种方法具有其他处理方法不可替代的作用，比如有毒有害或不可生物降解废水的预消化、高浓度/低流量废水的预处理等。
单独使用过氧化氢降解高浓度的稳定型难降解化合物的效果并不好，可以通过使用过渡金属的盐类进行改进，最常见的方法是利用铁盐来激活，即芬顿试剂法。
可溶性亚铁盐和过氧化氢按一定的比例混合所组成的芬顿试剂，能氧化许多有机分子，且系统不需高温高压。
试剂中的Fe2+能引发并促进过氧化氢的分解，从而产生羟基自由基。
一些有毒有害物质如苯酚、氯酚、氯苯和硝基酚等也能被芬顿试剂和类芬顿试剂所氧化。
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摘要从羟基自由基无选择性地氧化有机物出发，综述了我国水处理中的高级氧化技术，包括化学氧化、Fenton法、电化学阳极氧化、光化学氧化、湿式空气氧化、超临界水氧化及超声波技术等。
介绍了各种技术的机理，讨论了它们的优缺点及其在废水处理中的处理效果。
关键词羟基自由基高级氧化技术水处理1．简述随着工业的高速发展，进入水体的化学合成有机物的数量种类急剧增加，造成水资源的严重污染，已经威胁到了人类的生存与发展。
处理有机废水最经济的是生物处理方法，然而对于那些有毒且难生物降解的有机化合物，往往不能采用生物降解的方法去处理，而不得不考虑用其他方法了。
包括有混凝、沉淀、气浮、高级氧化技术（AOT）等。
下面主要谈谈高级氧化技术。
高级氧化技术是指在水处理过程中可产生羟基自由基（・OH），使水体中的大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化。
它是最有前景的处理低浓度难降解有机物的方法。
常见有机污染物与03和・OＨ的反应速率常数比较如表一。
从表一可以看出O3对不同的有机物质的氧化速度相差很大因而处理有机废水具有选择性，而・OH与不同有机物质的反应速率常数相差很小，它几乎可以无选择的将有机物矿化。
・OH的反应速率都相当快，一般其反应速率常数>109mol-1・L・S-1，基本接近扩散速率控制的极限（1010mol-1・L・S-1），氧化反应速度是由？OH的产生速度来决定的。
2．主要的高级氧化目前，主要的几种高级氧化方式有化学氧化、Fenton氧化、电化学氧化、光催化氧化、光助电催化、湿式空气氧化、超临界水氧化、超声波技术。
2.1化学氧化化学氧化是使用化学强氧化剂将废水中的难降解有机物和无机物转化为微毒或无毒的物质。
水处理中常用的化学氧化剂有ClO2，H2O2，NaClO2，KMnO4，Cl2，NaClO2，O3等。
几种强氧化剂氧化能力的比较见表二。
这些氧化剂产生的氧化反应的主反应都包括有自由基反应。
林鑫海等对含硝基苯和苯胺的废水采用ClO2三相催化氧化技术进行处理，结果表明硝基苯的去除率均可以达到95%以上，COD的去除率在90%以上，苯胺也可以达到85%以上。
毕会锋等使NaClO化学氧化处理酸性橙Ⅱ模拟的染料废水，发现在pH=10，NaClO与染料的摩尔比为18，温度为30o C，反应时间30分钟时，脱色率可达100%。
如何寻求制备上述强氧化剂而不产生二次污染、操作简单、价格低廉，且氧化产物不具有毒性或只具有较小毒性是该技术发展的必由之路。
2.2Fenton法Fenton法是利用催化剂、光辐射或电化学作用，使H2O2产生？OH处理有机物的技术。
Fenton法基本上是沿着光化学和电化学两条路线向前发展的，因而也就包括了经典Fenton法、电Fenton法、光Fenton法。
2.2.1经典Fenton法（1）Fe2++ H2O2→Fe3++OH－＋・OH，K1＝76L/（mol・s）（2）Fe2++H2O2→Fe2++H+＋・OH，K2＝0.002-0.01L/（mol・s）（3）Fe2++・OH→Fe3++H+＋OH－，K3＝3*108L/（mol・s）（4）H2O2++・OH→H2O+HO2・，K4＝2.7×107 L/（mol・s）（5）Fe3++OH-→Fe（OH）3（胶体）（6）・OH＋org．→矿化产物（CO2、H2O）从反应式（1）到（6）中各式的反应速率常数分析可以得出，适当的增大Fe2+和H2O2的浓度有利于提高污染物的降解效率，但是过量的Fe2+和H2O2会成与・ＯＨ反应。
因此，确定Fe2+和H2O2最佳比例的非常重要。
此反应的优点是反应物Fe2+来源广泛，价格便宜，反应易于操作。
缺点就是Fe2+和H2O2需要量较大；需要控制较低的ＰＨ值，通常在３左右，这样对设备的腐蚀较大；并且产生大量的Fe（OH）3污泥；同时处理后的水色度不能达标。
2.2.2电Fenton法电Fenton 法的实质是把用电化学法产生的Fe2+与H2O2 作为Fenton 试剂的持续来源。
在酸性溶液中, 在电极上通直流电时, 首先O 2 在阴极通过还原反应产生H2O2, H2O2与溶液中的Fe2+按反应式(1)生成·OH 和Fe3+, Fe3+ 可以在阴极上被还原再生成Fe2+; 另外, 以Fe 作为阳极, Fe2+可以直接由阳极氧化溶解产生。
所以电Fenton法相比经典Fenton 法降低了Fenton 试剂的用量。
周珊等以活性炭纤维为阴极, 铁为阳极, 采用电Fenton 法处理含 4 - 氯酚的废水, 在4 - 氯酚质量浓度为50mg/ L, PH 为4.5, 电流密度为15.38A/m 2条件下, 4 - 氯酚去除率达到85.70%。
2.2.3 光Fenton 法增加紫外光照射能有效的提高Fenton 试剂氧化降解污染物的能力。
反应机理见式(7)～式(9):(7)Fe3++H2O+hv→Fe2++ H++ ·OH(8)H2O2+ hv→2·OH(9)RH+ hv→降解产物所以光Fenton 与经典Fenton 法相比, 具有如下优点: ①降低了Fe2+的用量, 保持H2O2较高的利用率; ②紫外光和Fe2+对H2O2催化分解存在协同效应;③此体系可使有机物矿化程度更充分; ④有机物在紫外光作用下可部分降解。
黄君礼等用UV/Fe(C2O4)33-/H2O2法处理苯胺类化合物, UV 灯下反应10min,对苯胺的去除率可达99%以上。
2.3 电化学阳极氧化阳极氧化技术可分为直接氧化和间接氧化两类。
在直接氧化过程中,有机物首先吸附到电极表面,然后通过阳极氧化反应而使其降解; 间接氧化是通过电化学氧化的中间产物如次氯酸、金属氧化还原电对的作用来降解有机物。
2.3.1 阳极直接氧化Comninellis 提出了如图1 所示的两种不同的直接氧化途径:途径2 中氧原子进入氧化物晶格, 形成高价氧化物MOx+1,它能选择性氧化有机物。
把有毒有机物转化为无毒物质,或使生物不相容的物质转化为生物相容物质(如使芳香族化合物开环氧化为脂肪酸),提高了可生化性,可作为生物处理的预处理, 这一方法称为电化学转化。
途径 5 中是形成的物理吸附的活性氧, 即·OH 对有机物进行直接电化学燃烧, 没有选择性, 可以使有机物完全矿化。
超高电势易将有毒有机物阳极氧化,但电势过高会受到阳极材质和O2析出副反应的制约。
故要求阳极材料必须对放氧反应有高析氧电位,如采用PbO2、SnO2/Ti、BDD(参杂硼金刚石电极)电极。
在弱电解槽中用循环伏安法把废水中的难降解有机物转化为可生物降解的物质,是近年来开发的新工艺并已在某些领域得到了较好的应用。
直接电化学氧化是反应是异相反应, 受传质的影响较大, 一般情况下传质效率不高, 同时电极表面容易被有机物附着, 使电极的电导性和反应性降低, 甚至不能使用, 比如苯胺在铂电极的表面形成的吸附物。
2.3.2 阳极间接氧化该过程可以利用废水中存在的阴离子, 如含氯化物废水,Cl-在阳极放电,生成新生态活性氯来氧化降解有机物。
Comninellis 发现在Ti/IrO2阳极上,NaCl 的存在可强化酚的降解。
还可通过可逆氧化还原电对在反应器中的循环来氧化有机物, 常见的电对有Co3+/Co2,Fe3+/Fe2+,Ag2+/Ag+等。
比如在硝酸中的铂钛电极上Ag+可被氧化为Ag2+,而后者能将有机物氧化为CO2和H2O。
有报道,利用Ag(I/II)氧化还原体系可使水中98%以上的有机物转变为CO2。
如何设计电解池的结构以提高传质效率和研发廉价、寿命长的高析氧过电位电极材料以提高电极反应速率、电流效率是电化学氧化法的关键。
2.4 光化学氧化光化学氧化作为一种水处理的方法的原理是当TiO2 受到大于禁带宽度能量( 约为 3.2eV) 激发时, 其价带上的电子被激发越过禁带进入导带, 同时价带上形成相应的空穴h+, h+大于3.0eV, 具有很强的氧化能力, 可夺取水分子的电子生成·OH。
而导带上的光生电子e- 又具有很高的活性, 在半导体表面形成氧化还原体系。
Mattews 等用UV/TiO2法对水中存在的多种有机物进行了研究, 结果表明, 除硝基苯、四氯化碳、三氯乙烷降解缓慢外, 其它物质都能被迅速降解。
由于h+和e-, 总会发生简单复合。
复合与反应的竞争, 使量子效率降低。
研究者们联想到用电化学方法来提高量子效率, 这种研究发展成为一种电化学辅助的光催化方法。
因为电解液中的被激活半导体恰是一短路的微型电化学槽, 若把表面覆盖TiO2薄膜的导体作为光阳极, 且另设一惰性电极, 在外加电场的作用下半导体内h+和e- 会被更加有效的分离, 从而减少了简单复合。
光电化学系统的另一个优点是由于导带电子被引到阴极还原水中的H+, 因此不需要向系统内鼓入作为电子俘获剂的O2 气。
已有研究表明电助光催化对诸多有机物都能进行有效降解,包括:染料,如酸性橙7、萘酚蓝黑、等; 对环境有害的芳香族化合物,如苯酚、4- 氯酚、1,2,4- 三氯苯等; 含氮有机物,如各种氨基酸、苯胺等; 其他有机物,如甲醇、乙醇等。
它对有毒无机物如NO2-等和微生物细菌如埃希氏杆菌等也能进行有效降解。
2.5 湿式空气氧化湿式空气氧化技术是在高温( 125～320oC) 和高压( 0.5～20MPa) 的条件下, 利用空气中的氧或其它氧化剂使废水中的高分子有机物直接氧化降解为无机物或小分子有机物。
其去除有机物所发生的氧化反应主要是自由基反应。
侯纪蓉[11]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%,有机硫的去除率可达82%。
田进军等采用湿式空气氧化法处理含硫化钠废碱液, 硫化钠的去除率达到99.89%。
徐新华等[13]采用湿式空气氧化技术处理邻氯苯酚废水, CODcr 去除率在氧过量、270℃条件下,没有催化剂时达到80%以上; 在150℃时, 催化剂存在的条件下可达90%以上的CODcr 去除率。
所以使用催化剂以降低反应温度和压力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。
2.6 超临界水氧化超临界水氧化技术是湿式空气氧化技术的强化和改进, 它是利用超临界水作为介质来氧化分解有机物。
在超临界水氧化过程中,由于超临界水对有机物和氧气都是极好的溶剂, 形成均相氧化体系, 反应不会因相间转移而受限制。
同时高温高压也加快了反应速度, 在几秒钟内即可实现对有机物的高度破坏。
如何通过催化剂来降低反应的温度和压力或缩短反应停留时间是该领域的一个研究热点。
蔡毅等使用2.0L 的超临界水氧化反应器对丙烯腈剧毒废水进行处理实验研究, 发现在固定COD 去除率为99.96%, 无催化剂的条件下, 反应温度需要600℃, 在有催化剂存在的条件下, 温度可降至550℃。