有毒有机污染物的化学处理技术研究进展

　　江汉大学学报有毒有机污染物的化学处理技术研究进展李太友江汉大学城建环保系，武汉43，19摘简介了有毒有机污染废水的各种化学法处理技术的特点及研究进展概况，其中对光化学氧化法作了较详细的评述。

　　其多是各种含，有机物取代苯类化合物有机农药及多环芳烃等人工合成化学品。由于这些有毒有机污染物，很难生物降解，采用传统的生物处理技术效率很低。因此，化学处理方法就成为治理有毒有机物废水的重要污控技术手段。近十年来，国内外环境科学工作者在这研究领域已作了大量的工作，取得了很大进展，研究开发出了许多新方法新技术。近几年来，笔者也在这领域作了点探索工作。现根据有关文献报道对有毒有机污染物的主要化学法处理技术进展概况作综述。

　　1光化学氧化法光化学氧化法是近年来日益受重视的污染治理新技术，它在废水净化和处理中所发挥量的研究工作，据统计每年在这领域发的论文在两百篇以上。与湿法氧化相比，光氧化反应条件温和，处理过程可以在常温常压下进行，因此处理工艺较简单。光氧化法适用范围广，特别适用于无法或难于生物降解的有毒有机污染物的治理。如美国环保局公布的4种有机污染物均被证实可以通过光氧化降解矿化。目前研究较深入的光氧化处理技术收稿日期2000可分为两大类。类是非均相半导体光催化氧化法，另类是均相光氧化法。

　　1.1非均相半导体光催化氧化法在紫外光照射和充氧条件下，用些半导体物质可以使废水中的有机污染物氧化降解，直到完全矿化为，2和味0.目前研究过的光催化半导体催化剂有722，0，lt；15从0，5，02和，03，其中以丁2催化活性*，加之们化学性质稳定，对人体无毒价廉易得，所以绝大多数的光催化研究采用丁作光催化剂。关于它的催化机理般的观点是在波长小于38，1光的照射下，丁2的价带电子会被激发到导带而形成电子空穴对，所形成的电子空穴对迁移到半导体颗粒面后，可以被面的物种捕获，光激导带电子与吸附在催化剂面的，2结合形成，2，再经过系列反应形成自由基。

　　空穴与吸附在Ti02面的水或覆盖在Ti02面的羟基反应也能形成，0H自由基，由于形成的，1自由基具有度的化学反应活性，是很强的氧化剂，其氧化能力仅次于，因此可以使催化剂面吸附的有机物氧化降解。大量研究明，水中各种卤代脂肪烃卤代芳烃有机酸物染料硝基苯取代苯胺多环芳烃杂环化合物烃类酸类面活性剂农药等都能被光催化氧化生成无机小分子物质，*终消除它们对环境的污染。

　　影响光催化氧化降解有机污染物的因素很多，这包括底物的吸附和反应特性，底物浓度，溶液中溶解氧的含量，1值，共存的无机有机杂质，光照波长和强度，催化剂的活性和用量等。提高催化剂活性是光催化研究的重点，迄今对半导体催化剂的选择和改性已进行了大量的研究工作。在半导体催化剂面的担载惰性金属或金属氧化物，如穴，苯酚，发现比单纯的丁2光催化剂的光解效果好得多，前者是后者光解速率的1.9倍对于有机废水的光催化氧化，虽然可以简单地将粉末态的半导体催化剂分散悬浮于溶液中进行处理，但是这种处理方式在实际应用中存在催化剂的过滤回收问，会增加废水处理设备投资及运行的费用，所以近年来为了开发高效实用的光反应器，对催化剂的固定化技术的研究较为活跃。催化剂的固定化就是将半导体催化剂用定的方法固定在某些载体上，已研究过的载体有砂子玻璃珠玻璃丝玻璃管壁硅胶以及聚合物等。固定方法有浸溃烧结法溶胶凝胶法化学气相沉淀法，其中溶胶凝胶法是较为理想的方法之，所制得的半导体薄膜均匀性及结晶性较好，膜的厚度及特性较易控制，技术也较用于光催化氧化研究的电光源有紫外灯高低压泵灯黑光灯撤灯等，其光谱范围大致在185400，1之间，这些人工光源，除了辐射强度有限外，还存在经济效益问，因而实际应用受到限制。光催化剂丁2的带隙能为3.2，因此380，1的光波均可激发丁102，而达到地面的太阳光谱中，均有1的能董在300380，1之间，因此利用太阳能作光源，采用光催化氧化法处理有毒有机物废水是种有发展前途的节能污控技术。国内外有不少关于这方面的研究报道，12.如南开大学研究了利用太阳光在半导体粒子存在下，亲水性染料废水的脱色，经1012h光照之后多种染料溶液的去除率达95左右。MuSzkoUti等人利用太阳光对污染的井水进行光降解，在Ti02+Fe3++H201作用下，3.5h后原始污染物李太友有毒有机污染物的化学处理技术研究进展完全消失。

　　1.2均相光氧化法均相光氧化法也是废水处理技术中研究较多的种方法，与半导体光催化相比，由于不存在固体催化剂的回收固定以及催化剂的污染及活化问，因而是种十分简便的废水处理技术，日益受到环境科学工作者的重视1221.

　　根据所使用的光氧化剂种类的不同，均相光氧化处理技术有紫外臭氧叫，3法外过氢化氢草酸铁络合物托02草酸铁络合物法几种。

　　臭氧是种很强的氧化剂！直接利用臭氧可以氧化分解有机污染物。但实验结果明，仅仅用臭氧难以达到预期的效果3.吕锡武等人51采用，03法，对自来水中苯甲苯乙苯处理h后浓度均te到检测限以下，氯甲烷氯化碳经2h处理后，去除率达90以上，自来水中69种有机物经2处理去除率达65以上，致突试验水质由阳性转为偏阴性。，3虽然对饮用水和废水处理效果很好，但建设投资大，运行费，因而限制了它4，法是种温和的氧化剂，在通常条件下，直接使用，02很难氧化分解有机污染物。1沿202具有很强的氧化性。在紫外光激发卞。比02光解形成。01自由基，0自由基的氧化还原电位为2.80，于1.780377，002.50，是种很强的氧化剂。能使有机物氧化降解，直至完全矿化。汪兴涛人叫用该法处理活性艳红381模拟废水，光照10，降解率达90以上。

　　HA和Fei+Fe3+的复合是种极强的氧化剂，通常称之为Fent0n试剂，利用Fenton试剂处理有机污染物的研究已有大童报道7，实验研究明在闭光条件下，6试剂很难使有机物完全矿化。但在光照条件下，有机物则迅速被氧化分解转化为，和其他无机物。这是由于光照条件下，除发生Fentcm反应，产生，OH自由基外，溶液中的羟基合铁络合物汗6，+也发生光解，形成，自由基，以及氧化降解形成的中间体如有机酸和醇类与铁络合物发生光解反应，增强了有机物的氧化分解效果0，汨202草酸铁络合物法在。〃，2体系中引入草酸铁络合物可以显著提水中有机污染物的光解速率2.

　　如直接耐酸大红水5，在。，20草酸铁络合物体系中光解率达90.李太友等人以日光为光源，2草酸铁络合物为光氧化剂对染料废水进行光解实验，发现即使在阴天散射的照射下，02草酸铁络合物对染料废水的光解也很有效，光照304，1！1直接耐酸大红水溶液50，可褪至无色。

　　2湿式催化氧化法湿式催化氧化法是在温压条件下通入空气，使废水中的有机污染物直接氧化降解。配合使用催化剂可降低反应温度和压力，缩短反停留时间。按使用的催化剂在体系中当前所使用的均相催化剂多是可溶性的过渡金属盐类。村上幸夫等人发现铜盐对醇酸胺面活性剂具有良好的催化作用。张秋波以，032为催化剂湿式氧处理煤气废水含酚7866022928，在合适的处理时间内，酚瓴硫的去除率接近100，0去除率达6590，对多环芳烃也有明显的去除作用由于均相催化剂是在分子或离子水平起催化作用，因而催化活性高氧化效率。当配合使用，2和，3等氧化剂时，可进步提反应中自由基的产生速率，加快有机污染物氧化分解。5.兄0，等利用心02作氧化剂，湿式氧化处理含酚废水，00为300，在1500.5，停留30，00除去率达到90以上。但是均相催化氧化法，由于催化剂以离子形成存在于废水中，难于回收利用，会在处理中带入金属污染物。

　　多相湿式催化氧化法使用的催化剂为不溶性的固体催化剂，它们是过渡金属元素，以FeMnCrNiTi等的氧化物或复合氧化物。多相湿式催化氧化由于固体催化剂寿命长，活化再生回收容易，处理工艺可以连续操作，因此受到人们的重视。中科院杜鸿章等处理浓度焦化废水，06305，在280⒏。03条件下采用丁2担载作催化剂，其0去除率为99.5.寻求效低成本的催化剂是目前湿式催化氧化法推广应用要解决的重要课。

　　3超临界水氧化法超临界水氧化法实质上是湿式氧化法的强化与改进。它是利用水在超临界状态374丈，户，22.05，下，介电常数减少至近似于有机物与气体，从而使气体有机物完全溶于废水中，气液相界面消失，形成均相氧化体系，消除了在温式氧化过程中存在的相间传质阻力，提了反应速率，Gloyna的研究明，在500，统45X105Pa下，5min内可除去废水中超过99.9的00超临界水氧化法由于其反应迅速，氧化程度彻底而越来越受人们的关注，如何通过催化剂来降低反应的温度和压力，提反应转化率已成为本领域的研究热点121.

　　4超声声化学法超声声化学法是80年代后期新发展起来的种有机污染物效处理技术，其原理是利用超声波辐照溶液产生高温5的气泡及强氧化性物质，使几乎任何有机物在此温条件下被完全降解。PetrierM研究了4，酚，酚盐苯酚等的超声声化学降解的规律，发现这些污染物都能被矿化为，比0等无机质，51等也在这方面做了不少工作。该法除去有毒难降解的有机污染物具有效成本低的特点，但目前仍处在基础性研究阶段。

　　5焚烧法焚烧法是处理难降解有毒有机污染物*简单的方法。这种方法是将有机污染物与重油在燃烧炉中混合燃烧，对于浓度低的有机废水要先蒸发浓缩，因此治理费用高，且危险性大，会造成严重的次污染25.

　　6其他方法除上述方法外，处理有机污染物的化学方法还有电化学氧化法微电解法2催化还原法等。李太友等人以零价铁催化还原2.402.4氯苯酚模拟废水均获得满意的结果，在振荡条件下，用零价铁处理含，有机污染物，10，15min脱氯效率可达到95以上，脱，后的废水可生化性明显提。

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(完)