高級(jí)氧化技術(shù)又稱做深度氧化技術(shù),以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(·OH)為特點(diǎn),在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下,使大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無(wú)毒的小分子物質(zhì)。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同,可將其分為光化學(xué)氧化、催化濕式氧化、聲化學(xué)氧化、臭氧氧化、 電化學(xué)氧化、Fenton氧化等。
氧化就是使用氧化劑對(duì)有機(jī)或者無(wú)機(jī)物進(jìn)行氧化還原的化學(xué)過(guò)程。而氧化劑分為很多種,常見(jiàn)的有過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、二氧化氯等,他們的主要特點(diǎn)是有高價(jià)位的離子起到氧化作用;而高級(jí)氧化法很顯著的特點(diǎn)是以羥基自由基·OH為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。
羥基自由基是一種極強(qiáng)的化學(xué)氧化劑,它的氧化電位3.06比普通氧化劑(如臭氧2.07、氯氣1.36、過(guò)氧化氫1.77)高得多。
反應(yīng)中,生成的有機(jī)自由基·OH可以繼續(xù)參加·OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),或者通過(guò)生成有機(jī)過(guò)氧化物自由基后,進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為很終產(chǎn)物CO2和H2O,從而達(dá)到了氧化分解有機(jī)物的目的。高級(jí)氧化分為很多種,比如過(guò)氧化氫為主體的氧化法,如Fenton氧化法。H2O2在催化劑的作用下,和亞鐵鹽能生成兩種活潑的氫氧自由基,可以高效氧化有機(jī)物。
其他的氧化方法還有二氧化鈦氧化法、濕式氧化法等。
這里給大家講一下臭氧的高級(jí)氧化方法。在各個(gè)高校、研究所試驗(yàn)過(guò)程中具有重要的指導(dǎo)意義:臭氧同污染物的反應(yīng)機(jī)理包括直接反應(yīng)(臭氧同有機(jī)物直接反應(yīng))和間接反應(yīng)(臭氧分解產(chǎn)生·OH,·OH同有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng))。O3 的直接反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性,一般是破壞有機(jī)物的雙鍵結(jié)構(gòu);間接反應(yīng)一般不具有選擇性,在水中O3 生成·OH主要有以下3種途徑: 在堿性條件下分解生成·OH,在紫外光作用下生成·OH和在金屬催化劑催化下生成·OH。
羥基自由的活性有多強(qiáng)?
羥基自由基具有極強(qiáng)的得電子能力也就是氧化能力,氧化電位2.8v。是自然界中僅次于氟的氧化劑。與大多數(shù)有機(jī)污染物都可以發(fā)生快速的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),無(wú)選擇性地把有害物質(zhì)氧化成CO2、H2O或礦物鹽。
高級(jí)氧化法的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):氧化能力強(qiáng)、選擇性小、反應(yīng)速度快、 處理效率高、有效減少THMs生成量。
缺點(diǎn):電能和化學(xué)試劑成本比較高,對(duì)反應(yīng)條 件要求比較高(PH,溫度等),催化劑回收困難。
例如:Fenton試劑要求PH3.5以下,超臨界水氧化需要374攝氏度,易受懸浮固體和碳酸根的影響。