摘要：介绍了一种新型化学氧化法?高级氧化法(AOP )定义及氧化机理，它具有氧 化能力强、反应无选择性、氧化彻底等独特的优点，并已在国外有实际应用 关键词：高级氧化法难降解有机物AOP法THMs目前水质污染的主要矛盾已从耗氧物质和生物污染转化为化学物质污染，因 此美国国家研究委员会(NRC)在制定21世纪优先研究领域时把《环境中的化学品》 列为今后20年应加以资助的六个重点领域之一我国从2000年1月1日起执行 新的地表水环境质量标准(GHZB1—1999),其中控制地表水I、II、III类水域有 机化合物为目的的特定项目有40项 目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接 矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物 质的处理方面具有很大的优势然而03、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强 且有选择性氧化等缺点，难以满足要求1987年Glaze等人提出了高级氧化法(A dvanced oxidation processes，简称AOP)，它克服了普通氧化法存在的问题， 并以其独特的优点愈来愈引起重视。
1氧化有机物的机理Glaze等人将水处理过程中以羟基自由基作为主要氧化剂的氧化过程称为 AOPs过程，用于水处理则称为AOP法典型的均相AOPs过程有O3/UV、O3/H2O2、 UV/ H2O2、H2O2/Fe2+(Fenton试剂)等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认 为是一种AOPs过程，另外某些光催化氧化也是一个AOPs过程［1］ 高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应［2］，反应中生成 的有机自由基可以继续参加• OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基 后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O,从而达到了氧化 分解有机物的目的2 AOP法的特点2.1氧化能力强 表1为各种氧化剂的氧化电位，可见羟基自由基是一种极强的化学氧化剂，它的氧化电位比普通氧化剂(如臭氧、氯气、过氧化氢)高得多， 这意味着・OH的氧化能力要大大高于普通化学氧化剂表1各种氧化剂的氧化电位［2］氧化剂 半反应 氧化电位(V)・OH・ OH+H++e—H2O3.06O3O3+2H++2e—O2+H2O2.07H2O2H2O2+2H++2e—2H2O1.77HClO2HClO+2H++2e—2Cl-+2H2O1.63Cl2Cl2+2e—2Cl-1.3582.2选择性小、反应速度快 表2中列举了水中常见的有机污染物同03和・OH的反应速率常数。
由表2可见，03对不同的有机物质的氧化速度相差很大，相同 条件下与涕灭威的反应速率常数要比林丹高6个数量级以上，这样当使用臭氧处 理含这两种有机物的废水时，03会优先与反应速度快的物质进行反应，而另外一 种物质则无法达到处理的目的・0H与不同有机物质的反应速率常数相差很小， 表明羟基自由基是一种选择性很小的氧化剂，当水中存在多种污染物质时，不会 出现一种物质得到降解而另一种则基本不变的情况表2常见有机污染物与03和・0H的反应速率常数［2、3］ 有害化学物质03的反应速率常数(mol-1・L・s-1)・0H的反应速率常数(mol-1・L・s-1)林丹0.04(2.7 〜170)X108涕灭威4.4X104&1 X109 阿特拉津 7.9 2.4X109 氯苯 0.06 〜3 (4〜5)X109 PCB 〈0.9 (4.3 〜8)X109同普通化学氧化法相比，A0P法的反应速度很快如表2中的数据所示，・0H 对含C—H或者C—C键有机物质的反应速率都相当快，一般其反应速率常数＞ 109mol-1・L・s-1，基本接近扩散速率控制的极限(1010mol-1・L・s-1),表明此 时氧化反应速度是由・0H的产生速度来决定的，因此用A0P法处理有机物时，在 很短的时间内便可以达到处理要求，如以H202/03处理阿特拉津农药废水时， 10min内便可以达到90%以上的去除率。
2.3处理效率高 普通化学氧化法由于氧化能力差、反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物、降 低T0C和C0D的目的 A0P法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产 物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后被完全氧化成C02和H20，从而达到 了彻底去除T0C和C0D的目的如使用03/超声波对于人工合成棕黄酸溶液进行 处理时，对T0C去除率达到了 90%以上［4］表3中列举的应用实例也可证明这一 点表3高级氧化法的应用研究实例［7〜10］A0Ps处理对象 处理效果AOPs 处理对象 处理效果UV/O3制药废水COD 680—400 mg/LAOX 3—1 mg/LZr02/Fe3+/UV/H202PVATOC去除率为95.6%DBSTOC 20.5—2.0 mg/L 聚乙烯醇TOC去除率为61.3% 苯酚TOC 28.1 — 1.8 mg/L 腐殖酸TOC去除率为84.3% 乙烯醇TOC 18.0—1.5 mg/LLASTOC去除率为72.6% 阳离子交换树脂洗涤水TOC 15.2-0.6 mg/L 石油贮槽清洗水TOC去除率为93.2% 阳离子交换树脂老化洗涤水TOC 21.6—0.6 mg/L 固体废物填埋渗滤液TOC去除率为40.6% 阿特拉津30min 10—1mg/LUV/TiO2 纤维工业废液 20〜30 min分解成CO2H2O2/O3 氯苯类 40—20.5 卩 g/LUV/H2O2/O3BOD=0 mg/L的废水 处理 60min BOD/COD 0—0.4 二噁英6 500—3 000 pg/LH2O2/O3 氯丁烷分解率为93% 阿特拉津10 min内去除91%UV/TiO2偶氮染料 Rema201, BlackB偶氮染料 300-0 umol/L TOC 2633—7umol/L2.4有效减少THMs生成量 对含有机物的水进行氯消毒时产生的三卤代甲烷类副产物(THMs)被公认为致癌和致畸物质，而腐殖酸和棕黄酸被认为是天然水中 卤素的主要吸收者，它们在最后的氯化过程中将会导致 THMs副产物的生成。
普通化学氧化剂(如臭氧)虽然可以将这些大分子的有机物氧化分解成小分子的有 机物，从而部分减少THMs产生的可能性(THMFP)[7]，但难以达到完全消除；另外 如果水中含有溴化物时，臭氧处理含棕黄酸的水时将会导致溴代有机化合物(一种 重要的致癌物质)的生成[6] AOP法则可以有效地减少THMs的生成，它可将有机物质(THMs前体物)彻底氧化成二氧化碳和水，另外当水中存在THMs时，AOP 法也可以部分消除这些物质，同时也可以有效地减少溴代有机化合物的生成[11、 12]3 应用概况AOP法的应用如表3所示这些研究结果表明AOP法对于微量有害难降解化 学物质的处理具有其他方法无法比拟的显著效果，发展前景广阔 虽然AOP法还存在着许多问题，如处理成本较高、碳酸根离子及悬浮固体对反应有干扰等， 但因其具有独特的优点而受到各国的广泛重视，并在一定范围内投入应用美国 密执安州从1994年开始将其用于处理受有机氯化物污染的地下水， Mont-Valerien水处理 厂采用了 O3/UV氧化处理来自Seine River原水中的阿特 拉津，在南加州建造了世界上最大的H2O2/O3法净水设施，于2000年正式运行； 在法国已经将O3/H2O2过程同活性炭过滤相结合应用于水处理厂中；英国、荷兰 等国为了去除和分解水中的有机氯，准备在普通净水厂中增加H2O2/O3净水设施； 德国、澳大利亚、法国和荷兰已采用O3/UV和H2O2/O3法来处理垃圾填埋渗滤液。
4 结语AOP法同传统的化学氧化法相比，具有氧化能力强、氧化过程无选择性、反 应彻底等优点，对含微量难降解有机物废水的处理具有极大的应用价值但对如 何进一步提高其处理效率、降低处理成本以及消除各种不利因素(如碳酸盐等)对 其影响等问题还需要在今后作进一步研究参考文献[1]Susan J Mas ten, Simon H R Davies.There are more t han 40 municipal wastewater treatment plants in the united states that have ozonation facilities[J].Environ Sci Technol, 1994， 28(2):181A-185A. [2]YaoCC, Haag W R.Rate constants for direct reaction of ozone with several drinking water contaminates[J].Wat Res, 1991， 25(4):761-773. [3]Haag W R, Yao C C.Rate constants for reaction of hydroxyl radicals with several drinking wat er co nt amina nt s[J].EnvironSci Technol, 1992, 2 6(5):1005-1013. [4]Olson T M, Barbier P F.Oxidation kinetics of natural organic matter by sonolysis and ozone[J].Wat Res, 1994, 28(6):1383-1391. [5]Amy G L, Tan L, Davis M K.The effects of ozonation and activated car bon adorption on trihalomethane speciation[J].Wat Res 1991, 25(2):191-202. [6]XieY, Reckhow D A.Identification of trihaloacetaldehydes in ozonated and chlorinated fulvic acid solutions[J].Analyst, 1993, 118(1):71-72. [7]Clasus Hofl, Gerhard Sigl, Oliver Specht, et al .Oxidation degrada tion of AOC COD by different advanced oxidation processes:A comparative study with two samples of a pharmaceutical wastewater[J].Wat Sci Technol, 1997, 35(4):257-264. [8] Antonio Marco, Santiago Esplugas, Gabriele Saum.Howand why combine chemical and biological processes for wastewater treatment[J]. Wat Sci Technol, 1997, 35 (4):321-327. [9]JurgHoigne.Inter-calibration of OH radical sources and water quality parameters[J].Wat Sci Technol, 1997, 35(1):1-8. [10]Vinodgopal K, Peller。