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主流的氧化技術(shù)原理極其優(yōu)缺點(diǎn)，文章是哈維森應大家需求，刻意查閱了相關(guān)文稿也咨詢(xún)了一些資深技工后進(jìn)行了簡(jiǎn)單整理，粗略見(jiàn)解，僅供參考。因為現在無(wú)論是生產(chǎn)商亦或是客戶(hù)對產(chǎn)品要求都比較高，要了解的很細致入微。確實(shí)情況也是這樣，知根知底才能運用自如。
氧化工藝是20世紀80年代開(kāi)始形成的處理有毒污染物的技術(shù)，主要分為Fenton氧化法、光催化氧化法、 臭氧氧化法、超聲氧化法、濕式氧化法和超臨界水氧化法。
氧化工藝（Advanced Oxidation Processes 簡(jiǎn)稱(chēng)AOPS）是20世紀80年代開(kāi)始形成的處理有毒污染物技術(shù)，它的特點(diǎn)是通過(guò)反應產(chǎn)生羥基自由基（·OH），該自由基具有*的氧化性，通過(guò)自由基反應能夠將有機污染物有效的分解，甚至*轉化為無(wú)害的無(wú)機物，如二氧化碳和水等。由于氧化工藝具有氧化性強、操作條件易于控制的優(yōu)點(diǎn)，因此引起世界各國的重視，并相繼開(kāi)展了該方向的研究與開(kāi)發(fā)工作。氧化技術(shù)主要分為Fenton氧化法、光催化氧化法、 臭氧氧化法、超聲氧化法、濕式氧化法和超臨界水氧化法。
1.Fenton氧化法
過(guò)氧化氫與催化劑Fe2+構成的氧化技術(shù)體系稱(chēng)為Fenton試劑。它是100多年前由H.J.H.Fenton發(fā)明的一種不需要高溫和高壓而且工藝簡(jiǎn)單的化學(xué)氧化水處理技術(shù)。近年來(lái)研究表明，Fenton的氧化機理是由于在酸性條件下過(guò)氧化氫被催化分解所產(chǎn)生的反應活性很高的羥基自由基所致。在Fe2+催化劑作用下，H2O2能產(chǎn)生兩種活潑的氫氧自由基，從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應，加快有機物和還原性物質(zhì)的氧化。其一般歷程為：
Fenton氧化法一般在PH為2~5的條件進(jìn)行，該方法優(yōu)點(diǎn)是過(guò)氧化氫分解速度快，因而氧化速率也較高。但此方法也存在許多問(wèn)題，由于該系統Fe2+濃度大，處理后的水可能帶有顏色；Fe2+與過(guò)氧化氫反應降低了過(guò)氧化氫的利用率及其PH限制，因而在一定程度上影響了該方法的推廣應用。
近年來(lái)，有人研究把紫外光(UV)，氧氣等引入Fenton試劑，增強了Fenton試劑的氧化能力，節約了過(guò)氧化氫的用量。由于過(guò)氧化氫的分解機理與Fenton與Fenton試劑極其相似，均產(chǎn)生·OH，因此將各種改進(jìn)了的Fenton試劑稱(chēng)為類(lèi)Fenton試劑。主要有H2O2+UV系統、H2O2+UV+Fe2+系統、引入氧氣的Fenton系統。
Fenton試劑及類(lèi)Fenton試劑在廢水處理中的應用可分為兩個(gè)方面：一是單獨作為一種處理方法氧化有機廢水；二是與其他方法聯(lián)用，如與混凝沉降法、活性炭法等聯(lián)用，可取得良好的效果。Fenton 法的催化劑難以分離和重復使用，反應pH 低，會(huì )生成大量含鐵污泥，出水中含有大量 Fe2+會(huì )造成二次污染，增加了后續處理的難度和成本。
近年來(lái)，國內外學(xué)者開(kāi)始研究將 Fe2+固定在離子交換膜、 離子交換樹(shù)脂、 氧化鋁、 分子篩、 膨潤土、 粘土等載體上，或以鐵的氧化物、 復合物代替 Fe2+，以減少Fe2+的溶出，提高催化劑的回收利用率，擴寬 pH 的適宜范圍。Daud 等用浸漬法將Fe3+固定在高嶺石上催化降解活性黑 5(RB5)， 150 min 內 RB5 的脫色率達 99%。 Youngmin 等將 Fe(II)與殼聚糖(CS)和戊二醛(GLA)的交聯(lián)物螯合制成 Fe(II)-CS/GLA催化劑，在中性條件下催化降解三氯乙烯(TCE)，5h 后 TCE 的降解率達到95%，而傳統 Fenton 法由于在中性條件下發(fā)生鐵沉淀而對 TCE 降解不明顯。Plata 等以針鐵礦作為光 -Fenton 降解 2- 氯酚的催化劑，探討了催化劑用量、 光照強度等對處理效果的影響，出水中只含有少量鐵離子。
臭氧是一種優(yōu)良的強氧化劑，在污水消毒、除色、除臭、去除有機物和 COD 方面有很好的效果。臭氧氧化法降解有機物速度快，條件溫和，不產(chǎn)生二次污染，在水處理中應用廣泛。臭氧處理污水作用大體表現物，一是臭氧直接氧化，二是通過(guò)形成的羥基自由基而進(jìn)行自由基氧化。
單獨的臭氧氧化法由于臭氧發(fā)生器易損壞，能耗較大，處理成本昂貴，且其臭氧氧化反應具有選擇性，對某些鹵代烴及農藥等氧化效果比較差。為此，近年來(lái)發(fā)展了旨在提高臭氧氧化效率的相關(guān)組合技術(shù)，其中 UV/O3、 H2O2/O3、 UV/H2O2/O3等組合方式不僅可提高氧化速率和效率，而且能夠氧化O3單獨作用時(shí)難以氧化降解的有機物。
胡俊生等比較了H2O2/O3、O3處理染料廢水的效果，魏東洋等則對UV/O3、O3降解六氯苯的效果進(jìn)行了比較，結果表明，采用組合技術(shù)可顯著(zhù)提高氧化速率和處理效果、縮短反應時(shí)間、降低耗量O3。催化臭氧氧化法也日漸受到國內外學(xué)者的關(guān)注。催化臭氧氧化法使用的催化劑主要是過(guò)渡金屬氧化物和活性炭，其中活性炭?jì)r(jià)格低、 吸附性強、 催化活性高、穩定性好，被廣泛應用于催化臭氧氧化體系中。
超聲氧化法是利用頻率范圍為16kHz-1MHz的超聲波輻射溶液，使溶液產(chǎn)生超聲空化，在溶液中形成局部高溫高壓和生成局部高濃度氧化物·OH并和H2O2可形成超臨界水，快速降解有機污染物。超聲氧化法集合了自由基氧化、焚燒、 超臨界水氧化等多種水處理技術(shù)的特點(diǎn)，降解條件溫和、 效率高、 適用范圍廣、 無(wú)二次污染，是一種很有發(fā)展潛力和應用前景的清潔水處理技術(shù)。
超聲降解有機物主要是在空化效應作用下，有機物通過(guò)高溫分解或自由基反應兩種歷程進(jìn)行。在超聲空化產(chǎn)生的局部高溫、高壓環(huán)境下，水被分解產(chǎn)生·OH自由基，另外溶解在溶液中的空氣(N2和O2)也可以發(fā)生自由基裂解反應產(chǎn)生自由基。這些自由基也會(huì )進(jìn)一步引發(fā)有機分子的斷裂、自由基的轉移和氧化還原反應。
單獨超聲氧化技術(shù)能夠去除水中的某些有機污染物，但其單獨處理成本高，且對親水性、難揮發(fā)的有機物處理效果較差，對 TOC 的去除不*，因此，常與其他氧化技術(shù)聯(lián)用，以降低處理成本、改善處理效果。而且，超聲輻射與其它催化技術(shù)聯(lián)用，超聲引起的劇烈湍動(dòng)可強化污染物與固態(tài)催化劑之間的固液傳質(zhì)，持續清洗催化劑表面，保持催化劑活性?；诔暡夹g(shù)的聯(lián)合氧化技術(shù)有超聲/ H2O2或O3氧化技術(shù)、超聲 -Fenton 氧化技術(shù)、超聲/光催化氧化技術(shù)、 超聲/ 濕式氧化技術(shù)等。任百祥采用超聲 -Fenton 試劑聯(lián)合處理染料廢水，染料廢水 COD去除率達到 91.8%，且 Chen 等發(fā)現，在超聲與Fenton 的協(xié)同反應中，負載 α-Fe2O3的 4A 型沸石可以強化超聲空化效果，且具有鐵離子溶出小、 反應穩定性高、 使用壽命長(cháng)的特點(diǎn)。
光催化氧化法是通過(guò)氧化劑在光的激發(fā)和催化劑的催化作用下產(chǎn)生的·OH氧化分解有機物。與傳統的處理方法，如吸附法、混凝法、活性污泥法、物理法、化學(xué)法等相比較，光催化氧化降解水中有機污染物具有能耗低、操作簡(jiǎn)便、反應條件溫和、可減少二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)，因而日益受人們重視。光催化氧化技術(shù)使用的催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2 和Fe3O4等。大量實(shí)驗證明，TiO2光催化反應對于工業(yè)廢水具有很強的處理能力。
早期的光催化氧化法是以 TiO2粉末作為催化劑，存在催化劑易流失、難回收、費用高等缺點(diǎn)，使該技術(shù)的實(shí)際應用受到一定限制。TiO2的固定化成為光催化研究的重點(diǎn)，學(xué)者開(kāi)始研究以TiO2薄膜或復合催化薄膜取代TiO2粉末。劉磊等將納米TiO2固定在玻璃表面光催化降解乙酸，董俊明等將TiO2/GeO2復合溶膠噴涂于鋁片上制成復合膜光催化降解經(jīng)臭氧氧化處理的活性藍染料廢水，均獲得較好的降解效果。此外，將光催化技術(shù)與膜分離技術(shù)耦合的光催化膜反應器可有效截留懸浮態(tài)催化劑，為催化劑的分離回收提高了新的思路。
濕式氧化法是在高溫高壓下，利用氧化劑將廢水中有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。濕式氧化法初由美國F.J.Zimmermann于1958年研究提出，用于造紙黑液。隨后氧化工藝得到迅速發(fā)展，應用范圍從回收有用化學(xué)品和能量進(jìn)一步擴展到有毒有害廢棄物的處理。
濕式氧化法一般在高溫(150~350℃)高壓(0.5~20MPa)操作條件下，在液相中，用氧氣或空氣作為氧化劑，氧化水呈溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機物或還原態(tài)的無(wú)機物，一般有兩個(gè)步驟：①空氣中的氧從氣相向液相的傳質(zhì)過(guò)程；②溶解氧與基質(zhì)之間的化學(xué)反應。
濕式氧化法在實(shí)際推廣應用方面仍存在一定的局限性：
?、贊袷窖趸话阋笤诟邷馗邏旱臈l件下進(jìn)行，其中間產(chǎn)物往往為有機酸，故對設備材料的要求比較高，須耐高溫、高壓，并耐腐蝕，因此設備費用大，系統的一次性投資高；
?、谟捎跐袷窖趸磻行杈S持在高溫高壓的條件下進(jìn)行，故僅適于小流量高濃度的廢水處理，對于低濃度大水量的廢水則很不經(jīng)濟；
?、奂词乖诤芨叩臏囟认?，對某些有機物如多氯聯(lián)苯、小分子羧酸的去除效果也不理想，難以做到*氧化；
④濕式氧化過(guò)程中可能會(huì )產(chǎn)生毒性更強的中間產(chǎn)物。在濕式氧化法的基礎上發(fā)展起來(lái)的催化濕式氧化法，通過(guò)投加催化劑提高該技術(shù)的氧化能力、 降低反應溫度和壓力，從而降低了投資和運行成本，擴大了該技術(shù)的應用范圍，成為濕式氧化法研究的熱點(diǎn)。催化濕式氧化法常用的催化劑有Fe、Cu、Mn、Co、Ni、Bi、Pt等金屬元素或其中幾種元素的組合。
為*去除一些濕式氧化發(fā)難以去除的有機物，研究出將廢液溫度升至水的臨界溫度以上，利用超臨界水的良好特性來(lái)加速反應進(jìn)程的超臨界水氧化法。超臨界氧化技術(shù)是80年代中期由美國學(xué)者M(jìn)odel提出的一種能夠*破壞有機物結構的新型氧化技術(shù)。其原理是在超臨界水的狀態(tài)下將廢水中所含的有機物用氧化劑迅速分解成水、二氧化碳等簡(jiǎn)單無(wú)害的小分子化合物。
在超臨界水氧化過(guò)程中，由于超臨界水對有機物的氧氣都是*的溶劑，因此有機物的氧化可以在富氧的均一相中進(jìn)行，反應不會(huì )因相間轉移而受限制。同時(shí)高的反應溫度，也使反應速度加快。
在超臨界水氧化法的基礎上發(fā)展起來(lái)的催化超臨界水氧化技術(shù)具有更強的降解能力和較低的反應溫度與壓力。催化超臨界水氧化技術(shù)中常用的催化劑有 MnO2、CuO、TiO2、CeO2、Al2O3、Pt 及其中幾種物質(zhì)組成的復合催化劑如 Cr2O3/A12O3、 CuO/ A12O3、MnO2/CeO2等。
超臨界水氧化法是一種新興且很有發(fā)展前景的廢水處理技術(shù)。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，該方法已經(jīng)有了很大進(jìn)展，但仍存在一些問(wèn)題，如：設備及工藝要求高，一次性投資大；設備的防腐和鹽沉積問(wèn)題并未完*；反應機理上還需進(jìn)一步探討。這些問(wèn)題都阻礙了超臨界水氧化技術(shù)的發(fā)展。不過(guò)，超臨界水氧化技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)廢水處理上顯示出勃勃生機，我們相信隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，該方法會(huì )得到廣泛應用。
氧化技術(shù)雖然具有適用范圍廣、反應速率快、處理效率高、無(wú)二次污染或少污染、可回收能量及有用物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，但各類(lèi)氧化技術(shù)在實(shí)際應用中都存在一些問(wèn)題。在實(shí)際應用中，應根據廢水的水質(zhì)水量情況，結合各類(lèi)氧化法的技術(shù)特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟有效的處理技術(shù)。表對各類(lèi)氧化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，并指出了其今后發(fā)展的主要方向。
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