1.過氧化氫催化氧化

催化氧化法的種類很多，最常用的是過氧化氫氧化法。

過氧化氫在氧化消毒試劑中具有特殊的地位，因?yàn)樗�除了�?qiáng)的氧化作用外也具有還原性，而且在水溶液中形成過氧羥基可是許多污染物迅速水解。過氧化氫可用于有毒廢棄物的氧化破壞、廢水的消毒、除味，可以滿意地解決許多廢液?jiǎn)栴}。H2O2的特點(diǎn)是在較寬的pH值范圍內(nèi)具有高的反應(yīng)活性，不產(chǎn)生有毒的反應(yīng)產(chǎn)物，另外它比其它氧化劑穩(wěn)定的多。

過氧化氫與亞鐵離子結(jié)合形成的Fenton試劑，具有極強(qiáng)的氧化能力，對(duì)于許多種類的有機(jī)物都是一種有效的氧化劑。開發(fā)Fenton試劑在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了廣泛的研究。Fenton試劑特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水的氧化處理。

Fenton試劑之所以具有非常強(qiáng)的氧化能力，是由于過氧化氫在催化劑鐵等存在時(shí)，能生成氫氧自由基（·OH）。氫氧自由基比其他一些常用的氧化劑具有更高的氧化電極電位，因此·OH是一種很強(qiáng)的氧化劑，另外氫氧自由基具有很高的電負(fù)性或親電子性，其電子親和能力為569.3kJ，容易進(jìn)攻高電子云密度點(diǎn)，這就決定了·OH的進(jìn)攻具有一定的選擇性。

2.二氧化氯催化氧化

化工行業(yè)的生產(chǎn)廢水性質(zhì)復(fù)雜，普遍具有“三高一差”的特點(diǎn)，即COD高，含鹽量高，色度高，可生化性差。許多廢水具有較強(qiáng)的毒性，是典型的有毒性難降解有機(jī)廢水。由于其對(duì)微生物具有高毒性，所以難以采用傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)，其它如Fenton試劑、光化學(xué)催化氧化等方法，對(duì)廢水的COD有一定的處理效果，但也由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因，難以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平。因此急需尋找一條處理的新途徑。

二氧化氯催化氧化法是近年來發(fā)展起來的水處理高級(jí)氧化技術(shù)之一，它是在化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上改進(jìn)、發(fā)展起來的，并逐漸成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。常用的氧化劑有O3、H2O2、NaClO3及ClO2等，其中，二氧化氯是一種新型高效氧化劑。

二氧化氯催化氧化的原理就是在表面催化劑存在的條件下，利用強(qiáng)氧化劑——二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機(jī)污染物，或直接將有機(jī)污染物氧化成二氧化碳和水，或?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)污染物，提高廢水的可生化性，能較好的去除有機(jī)污染物。在降解COD的過程中，打斷有機(jī)分子中的雙鍵發(fā)色團(tuán)，如偶氮基，硝基，硫化羥基，碳亞氨基等，達(dá)到脫色的目的，同時(shí)有效地提高BOD/COD值，使之易與生化降解。這樣，二氧化氯催化氧化反應(yīng)在高濃度，高毒性，高含鹽量廢水中充當(dāng)常規(guī)物化預(yù)處理和生化處理之間的橋梁。

本反應(yīng)的核心為三相催化氧化。這三相分別是：由風(fēng)機(jī)送入塔內(nèi)的壓縮空氣(氣相)，藥劑發(fā)生器產(chǎn)生的高效氧化劑（液相），和固定在載體上的催化劑（固相），其中催化劑為復(fù)合型貴金屬化合物，正是該催化劑的作用，使空氣中的氧氣也作為氧化劑參與反應(yīng)，從而減少了液相氧化劑的耗量，降低了處理成本，提高了處理效率，又能使反應(yīng)速度大大加快，縮短了廢水在塔內(nèi)的停留時(shí)間。廢水經(jīng)預(yù)處理除去水中雜物后，進(jìn)入催化氧化塔，水中有機(jī)污染物在催化劑的作用下被氧化劑分解，苯環(huán)，雜環(huán)類有機(jī)物被開環(huán)，斷鏈，大分子變成小分子，小分子再進(jìn)一步被氧化為二氧化碳和水，從而使廢水中的COD值大幅度降低，色澤基本褪盡，同時(shí)提高了BOD/COD的比值，降低了廢水的毒性，提高了廢水的可生化性，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造條件，使廢水處理后達(dá)標(biāo)排放。

此反應(yīng)的適用范圍: 1 含芳香族類化工廢水；2 染料類化工廢水；3 農(nóng)藥、醫(yī)藥、獸藥類化工廢水；4 含氟、氰類化工廢水；5 焦化廢水

特點(diǎn)：

投資省，效果好，工藝流程短，操作簡(jiǎn)便易行，常溫常壓，可間斷運(yùn)行也可連續(xù)運(yùn)行。無沉渣沉泥產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境無二次污染。

3.催化臭氧化

催化臭氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種新型的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨(dú)氧化或降解的有機(jī)物氧化的方法，同其他高級(jí)氧化技術(shù)(如O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3、TiO2/UV和CWAO等)一樣，也是利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量強(qiáng)氧化性自由基(羥基自由基)來氧化分解水中的有機(jī)物從而達(dá)到水質(zhì)凈化。羥基自由基非常活潑，與大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)時(shí)速率常數(shù)通常為106～109M-1·s-1。

可作為催化劑的有：銅系列催化劑、三氧化二鋁基催化劑、銳鈦礦和綠坡縷石基催化劑、金屬釕負(fù)載在二氧化鈰(200m2/g)上作催化劑、過渡金屬

催化臭氧化對(duì)水中有機(jī)物去除率較單獨(dú)吸附和單獨(dú)臭氧化之和還要高，而且消耗的臭氧量也大為減少；氯化消毒處理時(shí)，催化臭氧化比同樣條件下單獨(dú)臭氧化或臭氧過氧化氫氧化所需的氯量減少；此外即使在氯化消毒工藝加同樣的氯量，催化臭氧化作為氯化預(yù)處理工藝所產(chǎn)生的三鹵甲烷量較預(yù)臭氧化和預(yù)氯化工藝所形成的三鹵甲烷量少。

4.光催化氧化

光催化氧化以N型半導(dǎo)體為催化劑，各種催化劑活性順序?yàn)門iO2＞ZnO＞W(wǎng)O3。TiO2是常用的催化劑。TiO2的性質(zhì)，光化學(xué)性十分穩(wěn)定，無毒價(jià)廉，貨源充足。

光催化氧化法是近20年才出現(xiàn)的水處理技術(shù)，在足夠的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)通常可以將有機(jī)物完全礦化為CO2和H2O等簡(jiǎn)單無機(jī)物，避免了二次污染，簡(jiǎn)單高效而有發(fā)展前途。由于以二氧化鈦粉末為催化劑的光催化氧化法存在催化劑分離回收的問題，影響了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，最新研制了一種復(fù)合催化劑膜，是將粉末活性炭和TiO2聯(lián)合固定的一種膜，其催化劑的附著性和去除效果均優(yōu)于純TiO2膜，為光催化氧化技術(shù)找到了更加理想的復(fù)合催化劑及其工程應(yīng)用的方法。

5.納米TiO2光催化氧化技術(shù)

原理和特點(diǎn)

其作用原理是，在紫外光照射下，納米TiO2表面會(huì)產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基(·OH)，使水中的有機(jī)污染物氧化降解為無害的CO2和水。納米TiO2光催化氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是： ①降解速度快，一般只需幾十分鐘到幾小時(shí)即可取得良好的廢水處理效果；②降解無選擇性，幾乎能降解任何有機(jī)物，尤其適合于氯代有機(jī)物、多環(huán)芳烴等；③氧化反應(yīng)條件溫和，投資少，能耗低，用紫外光照射或暴露在陽光下即可發(fā)生光催化氧化反應(yīng)；④無二次污染，有機(jī)物徹底被氧化降解為CO2和H2O；⑤應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的污水都可以采用。

應(yīng)用范圍

（1）有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理。

采用納米TiO2·SiO2負(fù)載型復(fù)合光催化劑，利用其光催化活性及高效吸附性，能使有機(jī)磷農(nóng)藥在其表面迅速富集，隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)，有機(jī)磷農(nóng)藥的光解率逐漸升高，光照80min，可完全降解。

(2)毛紡染整廢水處理。

把表面涂覆有納米TiO2膜的玻璃填料填充于玻璃反應(yīng)器內(nèi)，通過潛水泵使廢水在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)進(jìn)行光催化氧化處理。由于納米TiO2具有巨大的比表面積，與廢水中的有機(jī)物接觸更為充分，可將它們最大限度地吸附在其表面，并迅速將有機(jī)物分解成CO2和H2O，處理效果優(yōu)于生物處理和懸浮光催化氧化處理，COD去除率和脫色率均較高。催化劑能連續(xù)使用，不需要分離回收，便于工業(yè)應(yīng)用。

(3)氯代有機(jī)物廢水處理。

日本東京大學(xué)野口真用納米TiO2光催化劑與臭氧聯(lián)合進(jìn)行水的凈化處理。在模擬廢水處理的試驗(yàn)中，以16mg/L 3-氯酚的水溶液為模擬廢水，分別采用納米TiO2光催化劑與臭氧聯(lián)合、單獨(dú)用光催化劑納米TiO2和單獨(dú)用O3三 種方法對(duì)其進(jìn)行處理。納米TiO2光催化劑與臭氧聯(lián)合處理2 h后，3-氯酚的殘留濃度已為0 ，效果明顯高于其他兩種方法。用內(nèi)表面涂覆納米TiO2光催化劑的陶瓷圓管處理5.5 mg/ L苯酚和三氯乙烯水溶液的試驗(yàn)表明，苯酚在1.5 h后完全分解，三氯乙烯也在2 h內(nèi)完 全分解。

(4)含油廢水處理。

含油廢水中所含的脂肪烴、多環(huán)芳烴、有機(jī)酸類、酚類等有機(jī)物很難降解，使用納米TiO2，利用其光催化降解功能，可以迅速地降解這些有機(jī)物。

應(yīng)用前景

納米TiO2光催化氧化技術(shù)在徹底降解水中的有機(jī)污染物和可以利用太陽能等方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)水中的有機(jī)污染物濃度很高或用其他方法難以處理時(shí)，具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，是其他傳統(tǒng)方法無法比擬的，尤其是近年來高效率的光催化劑、納米粒子負(fù)載和金屬摻雜、光電結(jié)合的催化方法以及太陽能技術(shù)的研究開發(fā)，使納米TiO2光催化氧化應(yīng)用于水處理領(lǐng)域有著良好的前景。來源：谷騰水網(wǎng)