高级氧化技术课后题

高级氧化技术》第一章难降解有机物答：难降解有机物：指微生物不能降解，或在任何环境条件下不能以足够快的速度降解的有机物。所谓难降解针对所在的系统而言的。对于自然生态环境系统，如果一种化合物滞留可达几个月或几年之久，则被认为是难于生物降解；对于人工生物处理系统，如果一种化合物经过处理，在几小时或几天之内还未能被分解或消除，被认为是难于生物降解。通常，按照有机化合物的结构和特性，可将难降解有机污染物废水分为以下几类：多环芳烃类（PAHs）化合物、杂环类化合物、氯化芳香族化合物、有机氰化物、酚和甲酚类化合物、氮基化合物、有机合成高分子化合物等。有机物难降解的原因（5分）答：有机化合物难于降解的原因有如下两方面：一、 是由化合物本身的化学组成和结构来决定，如果有机污染物结构相对稳定，则很难通过微生物的氧化还原、脱羧、脱氨、水解等作用使其转化为无机物，即完全降解。如芳香族有机物C-C键能为518kJ/mol,而直碳链有机物C-C键能为330kJ/mol,前者化合物C-C键断开需较大的能量，因此芳香族类有机物难处理。而C=C直碳链为611kJ/mol,因此含“C=C"键有机物也较含“C-C”键有机物难处理,如含苯环的有机污染物就非常难降解,包括持久性有机污染物。二、 是介质的环境因素,包括介质中物理因素（如温度、化合物的可接近性等）、化学因素（如pH值、化合物浓度、氧化还原电位、协同或拮抗效应等）、生物因素（如适合微生物生存的条件、足够的适应时间等）阻止其降解。高级氧化技术的特点与反应类型答：定义：凡反应涉及到羟自由基H0・的氧化过程，都称为高级氧化工艺。高级氧化技术的特点：（1） 反应过程中产生大量氢氧自由基・0H，存在寿命短；106〜106〜109L/（mol.s）。

适用范围广，较高的氧化电位使得・0H几乎可将所有有机物氧化直至矿化；可诱发链反应，由于・0H的电子亲和能为569.3kJ，可将饱和烃中的H原子拉出来，形成有机物的自身氧化，从而使有机物得以降解，这是其它氧化剂单独使用时所不能做到的；(5)它是一种物理-化学处理过程，反应条件温和，反应过程容易控制，以满足各种处理要求；(6)既可作为单独处理手段，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的前后处理，可降低处理成本。羟自由基反应反应类型：对于与之反应物质的不同，H0・有三个基本的反应途径：羟基加成、羟基夺氢、羟基电子转移，如下图所示：POO..OH夺氢•OH加成P.”POO.? PoxidX)HO2./O.OH夺氢•OH加成P.”POO.? PoxidX)HO2./O2-HCO--OH-e-转移O2H0・加成反应H0・加成到不饱和碳-碳键上。-OH+RC=CRTR(HO)C-CRHO・夺氢反应HO・打断C-H键，夺取一个H而形成水分子。-OH+RHTHO+R2HO・电子转移反应HO・从易于氧化的无机离子得到一个电子形成氢氧根OH-。-OH+CO2-tOH-+CO--33一般地，加成反应较夺氢反应快，而电子转移反应一般发生在与无机物反应时。当有机物浓度很低时，水溶液中常见的HCO3-和CO32-与HO.的竞争反应会起很大作用(注意：该反应降低了HO・的浓度，不利于有机物降解)。羟自由基与无机物的反应特性：与金属离子反应：H0・与金属离子有二种反应方式：一是发生电子转移，将低价金属离子氧化为高价离子；二是发生加成，与高价离子结合生成羟基金属化合物。与阴离子的反应：与带H阴离子反应，容易发生夺氢反应；而与含氧酸根离子容易发生电子转移反应，生成无机自由基和氢氧根；与其他离子则容易发生加成反应。羟自由基与有机物的反应特性：攻击苯环的反应-OH+CHCOOHtHOCHCOOH6565-OH+CF(OH)tOCFO-64264与饱和烃的反应特性：夺氢反应与氯代烃的反应：全卤素取代烃不与H0・反应，氯仿和二氯甲烷反应速率较慢，二级反应速率常数分别为107L/(mol.s)和6x107L/(mol.s)左右。而氯代烯烃则反应相对较快，如跟四氯乙烯为2.5x109L/(mol.s)。在此反应过程中，碳酸盐的存在可防止三氯乙酸的生成，因为氯原子与碳酸根和重碳酸根的反应速率快于与羟自由基的反应。羟自由基捕获剂和测定方法羟自由基捕获剂：・OH捕获剂是指和・OH反应而使自由基链反应终止的试剂，它们将抑制或是限制自由基和目标污染物之间的反应。这些物质包括正丁醇、叔丁醇(TBA)、二甲亚砜(DMSO)、对氯苯甲酸离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子以及一些腐植酸类物质。测定方法：由于羟自由基的反应活性大、寿命短、存在浓度低,所以在有关的研究中,其分析测试方法显得特别重要。有关羟自由基的分析测试方法总结如下。电子自旋共振法：电子自旋共振(ESR)或电子顺磁共振(EPR)是可用于检测和研究具有未成对电子的化合物。其原理是用某种反磁性化合物即自旋捕捉剂，与不稳定的自由基发生反应，产生另外一种稳定的可以用电子自旋共振波谱法检测(ESR)的自旋加合物。可以利用自旋加合物的数量来计算原来自由基的多少。高校液相色谱法：高效液相色谱法(HPLC)测定自由基，只需要毫升数量级的样品就可以进行全面分析。在分离检测自由基前需先用捕捉剂捕捉自由基，因此所选捕捉剂不仅要能够捕捉所需测定的自由基形成稳定产物，还要有利于HPLC的分离和检测。如用荧光检测时其灵敏度比用紫外可见检测时要高得多,但要求捕获自由基后的生成物具有荧光性质。一般所用的羟基捕捉剂有安息香酸、水杨酸和二甲基亚砜(DMSO)。化学发光法：化学发光法(CL)已经广泛应用于生物系统内的自由基和活泼代谢物的检测。它是利用待测物和某些底物反应，产生发光生成物或诱导底物发光，通过测量发光强度来间接测量待测物的方法。与电子自旋共振和高效液相色谱两种方法相比,化学发光法操作简便,不需昂贵设备,测定快速。分光光度法：分光光度法是利用H0・的强氧化性，使一些物质产生结构、性质和颜色的改变，从而可以改变待测液的光谱吸收，利用这一原理可以进行H0・的间接测定。4•零级反应k、一级反应k、三级反应k的单位零级反应定义：反应速率是常数且与反应物初始浓度(或数量)成正比者称为零级反应。一级反应(Firstorderreaction)就是指凡是反应速度只与反应物浓度的一次方成正比的反应。例如过氧化氢的分解反应：H2O2fH20+1/202。反应速度方程应遵守下式：r=-dc/dt=kc式中，K为反应速度常数。二级反应(secondorderreaction)：反应速度与两个反应物浓度的乘积成正比,也就是与反应物浓度的二次方成正比的化学反应称为二级反应。二级反应的反应速度方程式为：dx/dt=k(a-x)(b-x)a与b分别为反应物开始时的浓度，x为生成物的浓度。三级反应(third-orderreaction)，亦称为三次反应，是指反应级数为3的化学反应，或反应速率与所有反应物的总浓度三次方成正比。一般而言，三级反应是罕见的，因为它们需要同时三体碰撞的化学物质。多数的三阶反应都是有三个不同的反应物，而每个反应物的级数皆为1的组合。三级反应有三种情况，一种是有三个反应物，而反应速率皆分别与反应物浓度的积的一次方成正比，另一种是有两个反应物，其中一个反应物使反应速率与某其浓度的二次方成正比，另一个则是反应速率与两个反应物浓度的积的一次方成正比，最后一种是指有一种反应物，且反应速率与某一反应物浓度的三次方成正比。5.基元反应在反应中一步直接转化为产物的反应称为简单反应，又称基元反应，化学反应一般分为简单反应和复合反应。基元反应本身是指没有中间产物，一步完成的反应，这个是定义。实际在判断是否有中间反应，在早先一般通过表观动力学方法，在假设为基元反应以后经过一些表观动力学的测试和验证，证明没有中间产物，一步完成就可以。第二章查阅文献，归纳总结臭氧氧化技术的反应机理、反应动力学，字数不低于1千字（电子版即可，发至U信箱sundezhi@）答：臭氧氧化降解有机物的机理在水溶液中，臭氧同化合物（M）的反应有两种方式：臭氧分子直接进攻（D反应）和臭氧分解形成的自由基的反应（R反应）。1.分子臭氧的反应（D反应）臭氧分子的特殊结构，使得它可以作为偶极试剂、亲电试剂及亲核试剂，臭氧与有机物的反应大致分成三类：（1）加成反应：由于臭氧分子具有一种偶极结构，因此可以同有机物的不饱和键发生1-3偶极环加成反应，形成臭氧化中间产物，并进一步分解形成醛、酮等羰基化合物和H2O2。例如，根据Criegee机理，臭氧与烯烃的反应包括三个步骤：第一步，形成不稳定的五元环臭氧化物；第二步，开环形成两性离子；第三步，根据反应进行的溶剂性质、反应条件的不同，两性离子按不同的路径进行反应。

r"R-R'z0R，C=CER'R'R 0R'八r"R-R'z0R，C=CER'R'R 0R'八0 +R--”C=0Rr'_0H+R-CfOHj+H20RO-OHR'”C「"OH+H2O2臭氧加成随即重排是有机烯烃化合物臭氧化的典型反应。这一反应步骤在有机化学中得到广泛研究和应用。在水溶液中，初始加成产物—五元环的臭氧化物分解成羰基和羰基氧化物。羰基氧化物水解形成羧酸。臭氧与其它有机基团反应的初始臭氧加成产物常常重排释放氧分子或二氧化碳，其结果是氧原子转移反应。例如，水溶液中伯胺的臭氧化可以描述如下：R：NH+o八。R—.NR：NH+o八。R—.N一。H八。R—N—OH 土HH.R丁一OH+O3+O3H.R—N_OOHH、R：.N一。一O-OOHR-N=O + 2H R—N(OH)2ir+03TOC\o"1-5"\h\zR_N一0_0-0 -R_NO2 + 2002)电子转移反应。2 +3 ~。2 +30 (1)H02 +30 ■HO2. +3- ⑵臭氧与无机物的反应，直接电子转移反应是十分少见的。经常见到的是臭氧加成生成短寿命的中间体，后者释放氧分子，其直接结果是氧原子转移反应。1)亲电反应：亲电反应发生在分子中电子云密度高的点。对于芳香族化合物，当取代基为给电子基团(-0H、-NH2等)时，与它邻位或对位的C具有高的电子云密度，臭氧化反应发生在这些位置上；当取代基是得电子基团(如-COOH、-N02等)时，臭氧化反应比较弱，发生在这类取代基的间位碳原子上，臭氧化反应的产物为邻位和对位的羟基化合物，如果这些羟基化合物进一步与臭氧反应，则形成醌或打开芳环，形成带有羰基的脂肪族化合物。2)亲核反应：亲核反应只发生在带有得电子基团的碳上。分子臭氧的反应具有极强的选择性，仅限于同不饱和芳香族或脂肪族化合物或某些特殊基团上发生。要说明的是，臭氧的电子转移反应途径不常见，这与其它氧化剂是相反的。如二氧化氯和碳酸根自由基反应可以用简单的电子转移反应解释。所以氧化还原电位可以很好地用于这些氧化剂的结构活性关系中。氧原子转移反应TOC\o"1-5"\h\zOH-+03一*HO2-+02 (3)Fe2+ +O3一FeO2++O2 (4)NO2+O3——*NO3-+O2 (5)Br-+O3 ■BrO-+O2 (6a)「+O3 —IO-+O2(6b)2.自由基反应(R反应)溶解性臭氧的稳定性与pH、紫外光照射、臭氧浓度以及自由基捕获剂浓度有关。臭氧分解决定了自由基的形成，并导致自由基反应的发生：Staehelin，Hoigne和Bader机理(SHB机理)早在1935年Weiss就提出了OH-作为链反应的促发剂，OH-和HO2-/。2「作为载体的反应机理。1985年Staehelin和Hoigne等将此模型扩展到包括有机物，1998年Hoigne又对此模型进一步修正以解释实验事实，即OH-促发链反应，尔后H2O2/HO2一作为次生促发剂。臭氧分解反应以链反应方式进行，包括下面的基本步骤，其中(1)为引发步骤，(2)~(6)为链传递反应，(7)和(8)是链终止反应。自由基引发反应是速率决定步骤，另外，羟自由基・0H生成过氧自由基°；或・H02的步骤也具有决定作用,消耗羟自由基的物质可以增强水中臭氧的稳定性。k°03+oh-—宀・H02+・°k'°(1')・H02 —宀・°+H+03 +・° ——^・0- +020k・°+H+——・H03k・H03k4>•OH+02•OH+03——>・H04・H04 ——>・H02+02k・H04 + ・H04—IH2O2 + 203k・H04 + ・H03—H2O2 + 03 +02Tomiyasn,Futomi和Gorkon机理(TFG机理，高pH下)该机理包括了一个两电子转移过程或一个氧原子由臭氧分子转移到过氧化氢离子的过程，反应步骤如下：(9)03+OH-H0-+02(10)H0-2+03io>・°+・H023(11)•H02+0H-k0—・°+H2O22(2)03+・°-2斗.°-23+02(12)•03+H20k—12>•OH+02(13)•03+•0Hk13> •013 >・2+•H02(14)•03+•0Hk—14>03+0H-k(15)•0H+ 03—15>•H02++0H-（16） •OH+CO：- ki6>OH-+CO；k（17） CO；+O3—产物（CO2+ +O2）32其中，（9）、（10）为链引发反应，（16）、（17）为链终止反应，其余为链传递反应。上述两种机理中，臭氧和OH-、HO;的反应是水中臭氧间接反应的主要引发反应，同时其他试剂（UV、固体催化剂等）也可以引发臭氧分解的链式反应。反应式（2）是臭氧分解中主要的链传递反应。反应动力学：（1）臭氧分子反应的速率定律：传统水处理中臭氧过程的总反应速率由各种溶质的化学反应速率的总和控制。只有当臭氧快速消耗时，臭氧的传质和混合过程才会成为速率限制步骤，但即使在这种情况下，溶液中不同物质对臭氧的竞争性选择仍然遵循它们的相对速率常数和浓度。所有臭氧与溶解性化合物M的初始反应可以写成双分子反应：kM°3+MMoxid始终发现初始反应动力学和速率控制反应动力学是时间t时臭氧浓度和基质浓度的一级反应，因此单基质M与臭氧反应的速率可以写为：d[M]-丁=kM-[M]1-[03]1九J-[M]1[O3]1式中kM表示所有速率常数和的二级速率系数，n则是单位M转化所消耗的臭氧化学计量系数。上式可以根据反应器积分，有：-ln[M]t/[M]0=kM-[O：]-1（2）分子臭氧反应的速率常数：目前有250个分子臭氧反应速率常数，但使用时需小心。①臭氧与无机物的反应（1）OH•和HO2/02与O3反应很快。（2）H2O/OH-:只有当H2O脱质子成为OH时，H2O才与O：反应，所以当pH提高1个单位时，反应加快10倍。OH-从臭氧接受一个氧原子，速率常数很低,产生的ho2迅速与H2O2达成酸碱平衡。3)H2O2/HO2-HO-与3)H2O2/HO2-产物HO2和0-对于强化臭氧分解的链式反应有贡献。（4）厂与O3迅速反应形成12，用于检测高浓度臭氧气体的浓度。（5） HS-/S2-：—般在臭氧被其它溶质消耗前与03反应。这个反应在含硫还原性地下水的臭氧处理中是十分重要的。（6） HSO-/S02-与03迅速反应，由于S02-的反应速率是HS03的105倍，在pH2-7之间pH提高1个，速率提高约一个数量级。（7） Fe2+、Cu+、Mn2+：Fe2+在低pH值与03反应速率很慢；Cu+则达到扩散控制反应的速率。在pH5.5-7.0且不存在腐殖酸的情况下，Mn2+的反应速率为3000-20000M-1S-1。（8） N0-能被03很快氧化，这个反应与微生物不完全硝化产生N0-的水质改善有关。（9） NH3与03反应很慢。此外，当pH小于9时很大一部分NH3被质子化屏蔽为N:，所以此时当pH下降1个单位，表观反应速率常数下降10倍。即使pH大于9（pH>pKa=9.3）时，大部分成为NH3，传统的臭氧化过程也需要几千秒时间氧化NH3。不过，实验表明地面水的臭氧化能改善随后微生物过程的硝化，因为臭氧化将DN0M转化为生物降解物质从而间接地促进了硝化。（10） 液氯（HOCOCl~）与03反应随pH升高而反应速率加快。因为H0C1脱质子生成0C-，不过即使是0C-，在臭氧浓度为10微摩尔/升时，所需时间在1000s量级上。（11） 氯胺（NH2Cl）与03反应在低pH值比液氯的反应要快一点，由于没有质子的屏蔽作用，因此其速率不受pH影响。氯胺臭氧化生成氯离子和硝酸盐，这一反应可以用于消除游泳池中的氯胺避免生成眼睛刺激物的生成。(12)B厂臭氧化需要1000s的量级(当03浓度为0.5mg/L),03浓度更低时，B厂浓度为2mg/L时，03的寿命为500s。②臭氧与有机物的反应烷烃、饱和醇和氯代烷烃等与03的反应并不显著，基于臭氧的高级氧化流程更适于氧化这些物质。苯和嵌二萘(pyrene)与03在数天内才反应。多环芳烃与03在几秒内反应。(4)酚类与03在几min内反应。碳水化合物(糖类物质)与03反应很慢，不过它们能有效地促进链反应加快臭氧转化为羟自由基，从而氧化这些物质。胺类物质和氨基酸在氨基未被质子化时与03反应很快，当pH值小于胺类物质的pKa(一般在9-10)时，反应速率随pH值成10倍加快。吡啶和阿拉特津与03反应很慢。溶解性天然有机物(DNOM)只有一小部分官能团可与03反应，反应速率常数较低。第三章查阅资料，给出Fenton试剂在水处理工程上的应用实例。要注意其工艺参数，包括设备参数和运行参数。答：根据文献《Fenton试剂处理电厂离子交换树脂再生废水》采用Fenton试剂对电厂离子交换树脂再生废水进行催化氧化处理，实验结果表明,当溶液pH=2.0、H2O2(30%)投加量为60mL/L、FeSO4・7H2O投加量为4.5g/L、H2O2投加次数为4、反应时间为1.5h时,废水的处理效果最佳。实验材料：PHS-3C型精密pH计:上海雷磁仪器厂;FeSO4・7H2O:AR,上海山海工学团实验二厂；H202(30%):AR,上海远大过氧化物有限公司;硫酸(98%):AR,上海金山化工厂；氢氧化钠:AR,上海精细科技研究所；水样:取自上海某电厂,为除盐系统离子交换树脂再生废水(包括阳床与阴床)。阳床再生废水pH<1.0、CODCr<50mg/L,阴床再生废水pH<12.0、CODCrv600mg/L。所用水样为两种废水按1：1的比例混合而得，其CODCr=316mg/L,CODCr/BOD5<0.1。实验方法：在1000mL烧杯中加入500mL水样，用NaOH或H2SO4调节溶液的pH值，加入FeSO4后，边搅拌边加入H2O2，反应一定时间后，调节溶液pH至7〜9,待溶液分层后，取上清液分析。3•给出你对Fenton试剂的理解和在水处理工程中的设想。答：Fenton试剂在废水处理中的应用可分为两个方面：1)单独作为一种处理方法氧化有机废水；2)与其他方法联用，比如与混凝沉淀法、活性炭法、生物处理法等联用，利用Fenton试剂对某些难治理的或对生物处理有毒性的废水处理可以使有机物分子氧化降解，形成完全的或部分的氧化物。既使这些污染物只被部分氧化，它们的产物如乙醇、酸等同最初的有机物质相比毒性降低且更利于生物降解，这使得含这些污染物的废水能更好地被后续生化处理。大量试验研究表明，Fenton试剂能不同程度地去除水体中的有机污染物，如硝基苯、稠环芳烃、二氯酚、除草剂(imazapy)、甲基叔丁基醚、三氯乙烯、偶氮染料(A07，直接红和分散黄)、硝基苯、垃圾渗滤液等。Fenton试剂反应是一个复杂的过程，之所以具有较强的氧化能力，主要是因为过氧化氢在铁离子催化作用下生成氧化能力很强的羟基自由基(・OH),其氧化电位仅次于氟，高达2.80V。羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力达569.3kJ，具有很强的加成反应特性。因而，Fenton试剂可无选择地氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。因此，Fenton试剂在废水处理中的应用具有特殊意义，在国内外受到普遍重视。4•能否实现H2O2*2・0H反应体系可以实现H2O2到2•HO的反应体系，以UV/Fenton为例：根据羟基自由基机理，UV/Fenton体系中UV和Fe2+对H2O2催化分解存在协同效应，即H2O2的分解速率远大于Fe2+或UV催化H2O2分解速率的简单加和，因此，大大提高了反应速率。从而实现H2O2到2・HO的转变。其原因主要是铁的某些羟基络合物可发生光敏化反应生成OH•所致，以Fe(OH)2+为例，反应如下：Fe2++H2O2 hFe3++H0・+HO-Fe3++H2O2 Fe2++HOO・+H+Fe3++HOO・ Fe2++O?+H+HOO・+HOO O2+H2O2Fe(OH)2+—Fe2++HO・H2O2 hv2HO・由反应式可见：Fe(OH)2+分解既可产生Fe2+又可产生OH・，可见在提高反应速率的同时又可进一步提高H2O2的利用率，产生了2•HO,并降低了Fe2+的用量。第四章查阅资料，给出湿式氧化技术和湿式催化氧化技术在水处理工程上的应用实例。要注意其工艺参数，包括设备参数和运行参数；答：(1)湿式氧化技术：侯纪蓉等人应用湿式氧化法对乐果废水作预处理，在温度为230〜240°C、压力为6.0〜7.OMPa、停留时间沏〜1.2h的条件下，有机磷去除率高于95%,有机硫去除率高于80%,COD的去除率可达90%。含氰化物、氰酸盐和含腈废水的处理。湿式氧化法处理氰化物、氰酸盐和含腈废水取得显著效果，其氰化物去除率一般达99%以上。可见，湿式氧化处理这类有毒有害废水非常有效。活性染料和酸性染料适合湿式氧化，多数染料是酸性类型的，故采用湿式氧化法处理染料废水具有较大潜力。在温度200C、总压6.0〜6.3MPa、进水COD为3280〜4880mg/L的条件下，活性染料、酸性染料和直接耐晒黑染料废水的COD去除率分别为83.6%、65%、50%。湿式催化氧化技术：《湿式催化氧化法处理含酚清洗废水的研究》。研究结果表明：硝酸铜一AC制备CuO/AC催化剂的最佳条件为：硝酸铜质量分数为3%，浸渍温度为30C，浸渍时间为6h，焙烧温度为300C，焙烧时间为3h。湿式催化氧化法处理苯酚废水的最佳工艺条件为：反应温度为170C，反应时间为1h,催化剂投加质量浓度为2g/L，氧化齐忸20按m(H20：)：m(C0D)=3投加，含酚清洗废水的COD去除率达到95%以上，处理效果显著。此技术对含十二烷基苯酚的实际清洗废水的COD去除率达到95%以上，处理效果显著。催化剂制备流程如下图：可否用湿式催化氧化技术处理污泥；答：不能。第五章查阅资料，给出光催化氧化技术和光电催化氧化技术在环境工程上的应用实例。要注意其工艺参数，包括设备参数和运行参数；答：（1）光催化氧化技术：Blake介绍了300多种可被光催化的有机物。TiO2活性炭悬浮体系对苯酚废水有很好的光降解作用。黄智等人通过NaBH4还原Cu2+离子合成Cu2O粒子，用生物效应灯模拟自然光源，研究了Cu2O粒子在此光源下对难降解有机物对氯硝基苯的光催化降解，结果表明，若在生物效应灯下照射1h，能够使浓度为10mg/L对氯硝基苯的降解率达到95%,浓度为40mg/L对氯硝基苯的降解率达到84%。用漂浮负载型纳米TiO2光催化剂，能有效地光催化降解水面的辛烷。经1h光照，可降解质量分数为90%以上的辛烷。有人采用自制的TiO2膜和平板式固定床型光催化氧化反应装置进行了印染废水的光催化氧化降解试验。结果表明，在废水的pH值为6,H2O2的加入量为315mL和循环流量为228L/h条件下,其对COD的去除率可达68.14%，对色度的去除率为89.11%，对阴离子表面活性剂的去除率为87.125%，出水达到了国家规定的废水排放标准。同时处理后水中的泡沫可完全消失，亚甲蓝活性物可减少87.125%，从而消除了泡沫对天然水体的污染。（2）光电催化氧化技术：《纳米RuO2-TiO2光电催化处理农药废水研究》采用自制的负载型纳米RuO2-TiO2光催化剂对农药厂生产废水进行光电催化降解试验。最佳试验条件为：阳极煅烧时间2h，电流密度2mA/cm2催化剂用量364.8mg光辐照度4.12mW/cm2,pH6.47,COD和色度去除率分别为64.3%和95.2%达到GB8978-1996《污水综合排放标准》三级标准。光电催化反应装置如下图所示：归纳光催化氧化技术和光电催化氧化技术的优缺点；答：光催化氧化技术的优点．可以使大多数污染物完全破坏而不形成中间产物。适用于低浓度污染物的治理。．具有较好的普适性。几乎所有的水中污染物均可通过多相光催化氧化过程得到降解，对于许多无法进行生物降解的污染物也可以通过光催化氧化过程得到转化。．使用空气或氧气氧化剂，具有价廉、安全的优点。．所使用的催化荆如TiO2具有价廉、易得的优点，且在许多介质中均表现出很好的稳定性。光催化氧化技术的缺点量子效率低(〜4%),难以处理量大且浓度高透光性较差的废水。太阳能利用率低。由于二氧化钛半导体的能带结构(Eg=3.2eV)决定了其只能吸收利用紫外光或太阳光中的紫外线部分(太阳光中紫外辐射仅占〜5%)。催化剂括性及其再生问题。目前所使用的光催化剂效率均不是很高,且在重复利用时,光催化剂活性有所下降,这直接限制了光催化氧化法的实际应用,而且九催化氧化反应效率易受溶液中溶解氧、无机电解质含量的影响等。因此,提高并维持已有光催化剂活性及其研制新型高效催化剂是今后光催化氧化技术研究的一个主要方向。催化剂的存在状态及其固载化：在早期的光催化氧化中,多相悬浮态光催化悬浆体系为主,半导体粉未以悬浮态存在于溶液中。但是由于催化剂难于回收,活性成分损失较大、且在水溶液中易于凝聚等问题而很难成为一项实用的水处理技术。况且在悬浮态体系中,反应需要大量的催化剂来支持连续的运转,从而造成光催化剂的大量浪费。因此,为了避免奖催化剂粉末从流动相中分离出来这一复杂处理过程，光催化剂的固定化和再生必然又是光催化氧化技术的一个关键问题。寻找合适的载体和固定化方法以及如何制备合适的负载型的催化剂等，都是在固定化催化剂制备过程中的重要问题。多相光催化氧化反应器的设计和研制：多相光催化氧化机理尚不完全明确，傲是研制新型高效光催化剂的研究工作盲目性较大。反应装置和连续式反应器是使光催化氧化由理论变为实践的必要手段。目前所用的主要有间歇式反应器和连续式反应器两种。但是这两种反应器都有一定的弊端。(1)光电催化氧化技术的优点：(2)同时具有光、电催化反应的优点：具有更高的氧化或还原能力、伴随电流的流动，光能、电能或化学能之间的转换。将电子还原过程和空穴氧化过程从空间位置分开，增加了H0・的生成效率,阻止了氧化产物在阴极上的再还原。不需要向系统内鼓入氧气或空气作为氧化剂，降低了动力消耗。第六章查阅资料，给出超临界氧化技术在水处理工程上的应用实例。要注意其工艺参数，包括设备参数和运行参数。答：《超临界水氧化含芳香族有机物废水的研究》利用管式平推流反应装置，对苯酚或硝基苯的不同废水的SCWO反应进行了研究。以氧气为氧化剂，考察了SCWO法的效率及温度、停留时间对苯酚和硝基苯脱出率的影响，在较短的停留时间内，脱除率可达96%以上。图］实验装苴流程图Fig1SchemLilicdiiagrani：nLl:er,.pp..r..li■■1氮气瓶氧气瓶•，濬氧淮，污水罐•3徽型拄塞计量泵.n预热器•：反应器.X混合室•"冷凝器.1“減压阀•□气液分离器实验装置上图所示。其中，反应器为3