过硫酸盐活化高级氧化技术在污水处理中的应用_李丽

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1、第31卷第6期华东交通大学学报Vol.31No.62014年12月JournalofEastChinaJiaotongUniversityDec.，2014文章编号：1005-0523（2014）06-0114-05过硫酸盐活化高级氧化技术在污水处理中的应用李丽，刘占孟，聂发挥（华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013）摘要：过硫酸盐氧化技术通过作用过程中产生过硫酸根自由基SO-4·进攻有机污染物，主要用于高浓度、难降解有机污染的处理，是一种新兴的高级氧化技术，其氧化电位（E-0=2.5～3.1V）比广泛研究的强氧化羟

2、基自由基OH·（E0=1.8～2.7V）更强。针对目前常用的光、热、过渡金属3种过硫酸盐活化方式，分析了国内外污水处理特点及其应用进展，并指出未来过硫酸盐活化技术的主要研究方向及其技术改进需求。关键词：高级氧化；硫酸根自由基；过硫酸盐活化技术；污水处理中图分类号：X703.1文献标志码：A高级氧化技术主要降解有毒难降解有机污染物，利用反应体系产生的强氧化性自由基将水体中有机污染物分解成小分子物质，甚至矿化为CO2，H2O及相应的无机离子，彻底去除污染物。传统高级氧化技术-［1］以产生羟基为主要活性物种降解污染物，而过硫酸盐活

3、化技术是产生SO4·的一种高级氧化技术之一。［2］过硫酸盐包括一硫酸盐和二硫酸盐，一般指二硫酸盐，是一种常见的氧化剂。过硫酸盐在水中电离产生0［1-3］过硫酸根离子，其标准氧化还原电位E达+2.01V，分子中含有过氧基-O-O-，所以是较强的氧化剂。硫-酸根自由基在中性和酸性水溶液中较稳定，pH>8.5时，硫酸根自由基氧化水或OH生成羟基自由基，有一000个孤对电子，氧化还原电位E=+2.6V，远高于过硫酸根离子（E=+2.01V），与羟基自由基（E=+2.8V）接［4］近，具有较强的氧化能力，过硫酸盐一般较稳定，反应速率较

4、低，在光、热、过渡金属离子（如铁、银、钴等）［5］-12+等条件下活化成硫酸根自由基，热激发O-O键断裂需要活化能为33.5kcal·mol，Fe催化活化需要活化-1能为12kcal·mol。主要介绍过硫酸盐活化在水处理中的研究方法及其进展，为以后过硫酸盐在污水处理中的应用提供参考。1硫酸根自由基的特点与有机物的反应机理-0SO4·具有以下特点：①标准氧化电位E=2.5～3.1V，强于其它氧化剂；②氧化原理类似于羟基自由基，较其稳定时间长；③适用范围广，在任何条件下均可适用；④可氧化某些羟基不能氧化的污染物等特［6］-点而可

5、以无选择性氧化降解大多有机物。王兵等在SO4·与有机物作用机理中主要研究成分单一废水或特定污染物处理过程，而对综合废水的研究较少，主要是通过电子转移、氢提取等方式与有机物反应，与芳［7］［8］香类化合物主要是通过电子转移方式进行，而与醇、醚、脂类化合物的反应主要是氢提取反应，Padmaja发现与烯烃类化合物主要是通过加成的反应方式。过硫酸盐的特性决定它在氧化过程中表现出如下特性：_________________________________收稿日期：2014-03-23基金项目：江西省科技厅资助项目（20122BBG70

6、081）作者简介：李丽（1979—），女，讲师，研究方向为水污染治理与控制。第6期李丽，等：过硫酸盐活化高级氧化技术在污水处理中的应用1152+-2+-2+1）Fe浓度变化影响SO4·的存在。Fe量较小时，SO4·反应速率低会影响污染物的去除效果；随Fe2+--量增加去除率先增加后减少，由于Fe与SO4·发生竞争性反应，不仅能催化产生SO4·，也能消耗大量的-2+［9］2+-SO4·，且高的Fe量还会增加污水的色度，带来新的污染。万小娇也发现Fe催化效率较低，又是SO4·捕-捉剂，大量消耗SO4·从而降低与有机物的接触，相比

7、其它催化剂效果较差。--2--2）干扰离子影响较大。地下水或废水中含有OH，Cl，CO3等多种干扰离子，这些离子会消耗SO4·而减少其与污染物的作用，干扰离子存在时对污染物的去除效果明显。-3）能耗高。在活化过硫酸盐过程中，大部分方式需要较高的能耗才能产生或较快地产生SO4·，而此会提高污水处理的成本，在实际的废水处理中既要考虑处理效果又需考虑成本，需探寻不同有机物针对性［10］的活化方式，提高处理效率。2过硫酸盐主要活化形式及应用2.1光活化过硫酸盐技术-［11］［12］过硫酸盐在常温下较稳定，SO4·及其氧化产物硫酸根对

8、于微生物影响较小，且氧化能力无选择性，-［13-15］而在光存在时过硫酸盐在室温下就可以发生反应产生SO4·，原理如式（1）2-hv-S2O8¾¾¾®2SO4·（1）［16］Malato等人研究发现波长限制在270nm下O-O键断裂，NeppolianB也发现在波长254nm的紫外光-可有