臭氧高級氧化法的研究

       近來，因氣候異常出現(xiàn)了厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象，還因全球變暖出現(xiàn)異常缺水及局部樂常降水等。這種情況下即使能確保按常規(guī)態(tài)狀取得應(yīng)有的水量，也經(jīng)常有其他城市用過的水混入之情況。其含ng/1或pg/1量級的微量環(huán)境污染化學(xué)物質(zhì)，安全性令人擔(dān)憂。過去，各工廠為實現(xiàn)零排放，在水源利用和廢水方面采取的措施，城市本身可能也將采取相同措施。

 

       即對取來的水深度處理用作自來水，然后對使用過的污水再行超深度處理而再生利用。新加坡已實驗性試行的辦法，是將再生水循環(huán)利用，作為飲用水在內(nèi)一切用途的城市用水，從而大大減少向河川的排放量。當(dāng)然城市雨水也貯于地下，用作補給水等，通過水源污染負(fù)荷對策、城市道路清掃及水系重現(xiàn)，恢復(fù)了城市的富生態(tài)系統(tǒng)，提供了城市生活環(huán)境中感知自然的必要要素。為此要求能實現(xiàn)再利用的技術(shù)對策。當(dāng)下，作為超深度處理技術(shù)，有功能性膜處理、臭氧處理、活性炭處理等，關(guān)鍵在于如何有機地組合使用這些技術(shù)。為求更安全的水， 須將極微量的有害物質(zhì)或有毒物質(zhì)能完全分解，且穩(wěn)定化和無害化的技術(shù)，就只有高級氧化法。雖然在膜處理上已開發(fā)了許多功能性膜，應(yīng)用領(lǐng)域也很廣，但終究只是一項污濁物的分離技術(shù)。從制造安全水的角度，如不能對濃縮的有毒、有害物質(zhì)進(jìn)行再次處理，便沒有完成水處理的安全處理?；钚蕴恳彩侨绱?，必須通過功能再生處理和補充操作，將吸附有機物穩(wěn)定化、安全化，從而維護管理費高企。

 

       將有機物無害化、無機化的高級氧化法水處理中，有臭氧+UV（紫外線）、臭氧+H2O2。（過氧化氫）、臭氧+TiO2（催化劑）、UV+TiO2（催化劑）、芬頓（Fenton's）試劑（Fe+H2O2）、UV+H2O2等，其重點在于臭氧、UW、HO?、Ti0?等氧化相關(guān)物質(zhì)的組合處理。這些氧化反應(yīng)均會產(chǎn)生0H基及它的氧化作用，所以高效產(chǎn)生自由基，并與對象物質(zhì)充分反應(yīng)成了此技術(shù)開發(fā)的要點。

 

       在有機化學(xué)領(lǐng)域，目由基反應(yīng)如家常便飯，但在凈水處理工程中卻認(rèn)為即價貴又無必要，因此未予以應(yīng)用。OH基的氧化能力很強，僅次于氟，它會非選擇性地與水中清除劑的碳酸離子、碳酸氫離子、磷酸離子等發(fā)生反應(yīng)，快速變成過氧化氫，或變成羥離子或水，其能量也隨之消失。一般情況下，OH基的半衰期為2×10負(fù)7次方秒左右，瞬間生成、瞬間消失。因此很難控制其反應(yīng)。與清除劑的各種無機離子的反應(yīng)速度常數(shù)在濃度為10的負(fù)三次方（M）量級時，是10的七次方至10的九次方（M負(fù)一次方S負(fù)一次方），速度非?？?，所以控制反應(yīng)就成了問題。

一般臭氧溶于水中會產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，但水中存在HO：或羥離子（OHF）等，則臭氧本身就會急速反應(yīng)，變向為OH基和H.O，從而幾乎無法檢出臭氧的濃度。臭氧的吸收效率將很高。用0H基將有機物變質(zhì)為無機化的過程，稱為高級氧化法（Advanced OxidationProcesses）（A0P's），也稱高級氧化技術(shù)（Advanced Oxidation Treatment 或Technology）（AOT）。

 

       要求利用該法的反應(yīng)裝置能將臭氧、H2O2、UV照射等組合，以所生成氧化還原電位較高的OH基與難分解有機物發(fā)生反應(yīng)，在短時間內(nèi)使之降低。因此，在反應(yīng)裝置的停滯時間要短，很好能適用臭氧在水中急速溶解的系統(tǒng)。如添加過氧化氫則射流式比曝氣式（微小氣泡發(fā)散）的效率更高。

 

       高級氧化法雖能在短時間分解特殊有機物，但同時使用兩種氧化，作業(yè)成本會提高。但高級氧化法僅針對難分解性有機物的處理，使用時需適當(dāng)選擇。如前幾年，當(dāng)時的環(huán)境廳公布了67種引起內(nèi)分泌失調(diào)的可疑化學(xué)物質(zhì)，利用GC-MS（輝光放電光譜測定法）等方法，對其中較易定量的48種進(jìn)行臭氧和AOP分解處理實驗，并分別算出了單臭氧處理和臭氧+外線圖射外理的后應(yīng)違府（1次后應(yīng)速府常數(shù)）。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)也有易被空氣分解的物質(zhì)，有的物質(zhì)能用臭氧分解，有的卻很難。而臭氧很難分解的物質(zhì)用高級氧化處理法多能分解。從這些反應(yīng)常數(shù)知道任何一種方式均在工程學(xué)時間內(nèi)完成處理。