SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：高级氧化技术是当前研究热门的水处理技术之一。本文综合论述了近年来国内外采用芬顿法、电化学氧化技术、光催化氧化技术以及臭氧氧化技术在反渗透浓水中的研究和应用，并对上述技术的发展前景进行分析及展望。期望这些技术能够得到进一步发展，带来更大的经济与环境效益。
关键词：高级氧化技术；反渗透浓水；水处理技术
0引言
高级氧化技术是指通过利用强氧化性的自由基来实现对难降解性和复杂性有机污染物的去除。高级氧化技术是通过不同的途径，使系统中产生大量的反应自由基，将水体中大部分有机污染物氧化分解，最终生成二氧化碳、水和其他矿物盐。因体系中产生的自由基活性很强，反应远超过传统的氧化剂，高级氧化技术基本能够降解各种难生物降解的有机化合物[1]。
难降解有机物浓度高、含盐量大、硬度高是反渗透浓水的主要特征。当前，常用于反渗透浓水处理中几种高级氧化技术包括：芬顿法、电化学氧化技术、光催化氧化技术以及臭氧氧化技术等。
1芬顿法
芬顿法主要分为传统芬顿法和类芬顿法（如电-芬顿法以及光-芬顿法等）。
由于传统的芬顿过程成本高、原料易分解、H2O2利用率不高，H2O2复杂的运输和储存过程，其在浓水处理中尚未得到广泛应用。且芬顿法中Fe2+用量大，出水中引入Fe2+量的铁污泥。另外，传统的芬顿过程对浓水中有机物矿化效果较差。为了解决常规芬顿法中存在的问题，类芬顿法如电芬顿法（EF）和光芬顿法（PF）已经开发且被用于浓水处理。
1.1电芬顿法（EF）
电芬顿过程是一种间接电化学过程，过程中由于芬顿试剂部分或完全由电极反应产生。通常是在阴极由溶解O2发生还原反应产生H2O2，相比于常规芬顿法反应，EF过程更强大,因为·OH可以通过Fe2+的再生生来实现。Fe2+可由阳极铁氧化产生，也可由阴极Fe3+还原生成。显然，EF法是电化学反应过程，能够避免大量使用H2O2和Fe2++盐。另外，浓水中少量Cl-可以氧化并形成强氧化剂，如氯、次氯酸盐、次氯酸盐离子等，这些物质能够有效促进有机化合物的间接氧化。
李常青等[2]采用电-类芬顿法处理石化反渗透浓水，结果表明：在最佳条件下反应2.5 h，反渗透浓水COD浓度由235 mg/L降低至42 mg/L，去除率达到82.1%，达到当地排放标准。Yue等[3]采用电芬顿工艺处理上述废水，结果表明，向系统中少量加入H2O2及曝气能够增强电芬顿过程，提高有机污染物的去除。控制系统pH=4，电流强度10 mA/cm2，空气流量120 L/h，向系统中投加150 mg/L H2O2。反应60 min，出水COD浓度低于20 mg/L。
1.2光芬顿法（PF）
光芬顿法主要是指UV-Fenton法，即Fe2+/H2O2与UV/H2O2两种系统的结合，传统的芬顿法在紫外光的协同下可以得到改进。光芬顿是一种高效均匀的氧化体系，有更高的量子产率。Fe2+与H2O2在酸性条件下反应，系统中产生·OH；而在紫外线条件下，·OH产生得更快，有机物去除效率更高。因此，当系统中H2O2浓度相同时，UV-Fenton法比常规芬顿法能更好地去除废水中难降解有机物。能耗大，设备昂贵是UV-Fenton法的主要不足之处，且紫外光穿透力不强，该工艺一般只适用中低浓度的有机废水。有研究表明，向光芬顿系统中投加草酸盐，系统中会产生草酸铁络合物，因其光化学活性的特征，可充分利用系统中的紫外光。因而可大大降低H2O2的投加量、提高了反应速率，且对高浓度有机废水有较高的去除率。另外，向UV-Fenton法体系中通入臭氧可大大提高浓水中有机污染物的去除。Li等[4]采用臭氧协助UV-Fenton处理炼油废水的反渗透浓缩液。结果表明，控制溶液pH为3，紫外线通量540 mJ/cm2。当H2O2和Fe2+投加量为680、400 mg/L，向系统中加入15 mg/L O3，浓水中COD去除率可达92.0%。
2电化学氧化技术
由于电化学氧化技术通用性好、能效高、安全、反应条件容易控制、自动化性能高、对化学药品无要求等特点，该技术被广泛应用。
电化学氧化反应包括直接反应与间接反应两个过程。直接反应过程中，可降解有机化合物在阳极表面直接转换成产物，该反应有机物含量低，氧化反应效果较差。间接反应过程中，大部分有机化合物在溶液中发生氧化反应，部分可降解有机化合物在阳极表面直接反应。直接氧化机制需要一个高的电极表面积，并且反应本身受传质的限制[5]。间接反应主要是由电解质溶液中阳极表面释放的羟基自由基、氯、氧及次氯酸盐氧化剂来实现有机污染物的去除[6]。因此，电化学氧化技术研究及应用中最关键的因素是电极材料，它决定了电化学氧化技术的反应机制及阳极表面反应生成的产物。
张聪等[7]通过采用传统电极（Ti/SnO2-Sb2O3/α,β-PbO2）和新型制备电极（Ti/TiO2-NTs/SnO2-Sb）对反渗透浓水处理效果进行研究，实验结果表明两种电极对浓水中难降解有机物都有较好的去除能力。且浓水中存在的部分氯离子，会通过电极反应产生活性氯物质，使电极去除COD的能力得到有效提高。刘梓锋等[8]通过采用两种电极(β-PbO2/Ti-Ti和BDD/Si-Ti）处理印染反渗透浓水，研究发现，BDD/Si-Ti系统能较好地实现对有机物的矿化；β-PbO2/Ti-Ti系统对提高反渗透浓水可生化性有较强效果。
3光催化氧化技术
光催化氧化技术具有无毒、无腐蚀性、无额外能耗、对人体和环境无害的特点，且无选择性地氧化有机物的范围很广[9]。它是在半导体和紫外可见光技术基础上发展起来的。二氧化钛（TiO2）由于其光催化效率高、氧化能力强、化学稳定性高、相对便宜、具有抗菌特性，成为当前最受欢迎的光催化剂。
光催化氧化技术作用机理为：紫外线照射下，TiO2吸收充足能量，电子向上移动到传导带，最终在催化剂中产生电子-空穴对。TiO2表面吸附的O2将被光生电子还原为超氧自由基(·O2-）。·O2-能进一步与H+反应形成HO2·和H2O2。TiO2中剩余电子空穴对与OH-和H2O反应生成·OH，最后浓水中的有机污染物可以通过·OH、电子空穴对和超氧自由基氧化降解，生成二氧化碳和H2O。李进辉等[10]通过采用沸石负载型二氧化钛处理炼化反渗透浓水，结果表明，控制系统pH=4～6，t=30～40℃,向系统中加入1.5 g/L沸石负载型二氧化钛，光照2.5 h后，浓水TOC去除率可达67.4%。
对于光催化氧化技术，悬浮催化剂颗粒的分离与回收较为困难，且反应时间较长，价格昂贵。且悬浮催化剂不易被紫外线穿透，故浓水中投加的催化剂量不宜过大。
4臭氧氧化技术
由于臭氧在废水处理中具备的众多优势，例如消毒、脱臭、脱色、氧化效果好，且反应条件温和，有机物降解迅速，无二次污染等，臭氧氧化已被广泛应用于降解难降解有机物的氧化。废水中有机污染物在酸性条件下能够被O3直接氧化分解，生成CO2、H2O等有机低分子物质；而碱性条件下能够被O3分解产生的自由基及其他氧化剂间接氧化。O3在水中溶解度和稳定性低，导致污染物质不完全氧化且使得有机化合物矿化，导致污水矿化度较高。基于上述缺点，有必要在臭氧氧化的基础上，把它与其他氧化过程结合起来[11]。
常见的臭氧氧化组合工艺包括：臭氧催化氧化技术、臭氧-活性炭组合技术、臭氧催化氧化-生物活性炭技术、臭氧-电化学氧化技术、臭氧-光催化氧化等。
龚小芝等[12]通过采用催化臭氧氧化法对石化反渗透浓水进行处理，实验确定了最佳催化剂，且向系统中投加15～30 mg/L臭氧，反应30 min后，浓水COD＜60 mg/L。李萍等[13]利用臭氧/活性炭氧化工艺处理电厂反渗透浓水，结果表明，当溶液pH=9，向体系中加入2 g/L活性炭，再通入一定量的臭氧。反应80 min，浓水COD降解率达到42.2%。沈晓强等[14]通过利用催化臭氧氧化-生物活性炭吸附组合技术对反渗透浓水进行处理，研究表明，在初始pH条件下，向系统中加入WP-01催化剂和臭氧，反应5 min，浓水BOD5/COD=0.28，一定程度上提高了浓水可生化性；控制生物活性炭吸附的空床停留时间为30 min，出水COD＜50 mg/L。谢陈鑫等[15]采用微臭氧-电催化组合工艺来处理炼油反渗透浓水，研究表明：微臭氧-电催化氧化组合技术可有效降解反渗透浓水中有机物。控制溶液pH=7.5，ρ（O3）=8 mg/L，电流密度J=50 mA/cm2，反应30 min，出水COD≤50 mg/L。刘雪莲等[16]采用紫外光-臭氧耦合技术处理钢铁综合废水反渗透浓水及焦化废水反渗透浓水，实验表明，影响两种不同浓水处理效果的最适实验参数一致；上述两种浓水分别经紫外光-臭氧耦合系统氧化处理，反应60 min，COD降解率为73.3%及53.8%。
5结语
由于高级氧化技术对反渗透浓水处理效果较好，很多学者以此为基础，研究多种高级氧化组合技术来降低浓水中有机污染物。然而当前对浓水中有机污染物定性及定量分析方面并没有做更多的研究，而这部分内容对优化有机物去除是非常重要的。因此，今后的研究中要加强对浓水中有机污染物定性及定量分析，通过建立相关的模型来研究组合工艺强化处理反渗透浓水。
参考文献
[1]李萍，陈丽芳，张野，等.高级氧化法处理电厂综合废水反渗透浓水工艺研究[J].应用化工，2022，51（1）：119-123.
[2]李常青，刘发强，江岩，等.电-类Fenton法处理石化反渗透浓水[J].石化技术与应用，2015，33（3）：258-262.
[3]Yue W U，Sun Y，Wang D，et al.Enhanced treatment of petrochemical reverse osmosis concentrate by an electro-Fenton process with dosing H2O2 and aeration[J].Chemical Industry and Engineering Progress，2017，36（9）：3523-3530.
[4]Li C，Xia J，Zhu P，et al.O3-assisted UV-Fenton treatment of refining reverse osmosis water：optimization of process conditions by response surface methodology[J].Desalination and water treatment，2017，66（3）：133-139.
[5]C.Barrera-Díaz，Caizares P，F.J.Fernández，et al.Electrochemical Advanced Oxidation Processes：An Overview of the Current Applica-tions to Actual Industrial Effluents[J].Journal of the Mexican Chemi-cal Society，2014，58（3）：256-275.
[6]I Sirés，Brillas E，Oturan M A，et al.Electrochemical advanced oxi-dation processes：today and tomorrow.A review[J].Environmental Sci-ence&Pollution Research，2014，21（2）：8336-8367.
[7]张聪，王灿，王英才，等.电化学技术在反渗透浓水处理中的应用研究[C]//2019年中国土木工程学会水工业分会2019年排水技术研讨会论文集.贵阳：中国土木工程学会，2019：140-148.
[8]刘梓锋，郑睿豪，周青青，等.β-PbO_（2）和BDD电极处理印染反渗透浓水性能[J].中国环境科学，2022，42（6）：2671-2679.
[9]赵朝成，焦叙来，崔爱玲，等.TiO2光催化处理炼化污水回用反渗透浓水的研究[J].广州化工，2014，42（11）：30-34.
[10]李进辉，丁慧，张秀霞，等.沸石负载型TiO2处理炼化反渗透浓缩水的研究[J].油气田环境保护，2013，23（1）：15-16.
[11]刘雪莲，孙思涵，徐朝萌，等.UV/O3耦合氧化处理钢铁行业反渗透浓水[J].工业水处理，2021，41（8）：87-91.
[12]龚小芝，赵辉，万国晖，等.石化厂污水反渗透浓水的催化臭氧氧化处理[J].化工环保，2012，32（5）：428-431.
[13]李萍，陈丽芳，张野，等.高级氧化法处理电厂综合废水反渗透浓水工艺研究[J].应用化工，2022，51（1）：119-123.
[14]沈晓强，盛梅，郝圣楠，等.催化臭氧氧化—生物活性炭吸附组合工艺处理反渗透浓水[J].化工环保，2017，37（3）：325-329.
[15]谢陈鑫，滕厚开，李肖琳，等.微臭氧-电催化组合工艺处理炼油反渗透浓水试验研究[J].水处理信息报导，2016（1）：9-12.
[16]刘雪莲，孙思涵，徐朝萌，等.UV/O3耦合氧化处理钢铁行业反渗透浓水[J].工业水处理，2021，41（8）：87-91.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/77943.html
