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Industry Applications

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高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Processes, AOPs)是處理難降解有機(jī)污染物的有效解決方案。
AOPs的核心在于產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(OH)或其他活性自由基,能夠無(wú)選擇性地降解有機(jī)污染物,將其礦化為CO2、H2O無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)。
紫外線(xiàn)高級(jí)氧化工藝(Ultraviolet Advanced Oxidation Processes, UV-AOPs)結(jié)合紫外光與氧化劑(如過(guò)氧化氫H2O2、臭氧O3)或光催化劑(如二氧化鈦TiO2) 產(chǎn)生高活性自由基,進(jìn)而氧化降解水中有機(jī)污染物。
羥基自由基(OH) 是大多數(shù)UV-AOPs中主要的活性氧化物種,它是一種極強(qiáng)的氧化劑,其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位高達(dá)2.80V(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極),僅次于氟。
·OH具有高度的反應(yīng)活性和非選擇性,能夠迅速攻擊幾乎所有類(lèi)型的有機(jī)污染物分子結(jié)構(gòu)中的C-H鍵、C=C雙鍵、芳香環(huán)等。
·OH的產(chǎn)生途徑多樣, 在UV/H2O2工藝中,H2O2在紫外光照射下均裂產(chǎn)生·OH。
在UV/O3工藝中,O3光解可產(chǎn)生H2O2,H2O2再光解生成·OH,同時(shí)O3分解本身也能在特定條件下產(chǎn)生·OH;

紫外光在UV-AOPs中扮演多重角色:
1.直接光解有機(jī)物:對(duì)于某些具有特定化學(xué)結(jié)構(gòu)(如含有不飽和鍵或特定發(fā)色團(tuán))的有機(jī)污染物,特定波長(zhǎng)的紫外光可以直接使其分子鍵斷裂,發(fā)生光解反應(yīng)。
2.活化氧化劑:這是UV-AOPs中最主要的作用,紫外光子能夠被氧化劑分子(如H2O2、O3)吸收,提供足夠的能量使其分解產(chǎn)生·OH或其他活性自由基。
污染物降解途徑,是通過(guò)產(chǎn)生的·OH等自由基與有機(jī)污染物發(fā)生的如下反應(yīng):
·氫提取(H-abstraction):OH從有機(jī)物分子中奪取氫原子,形成有機(jī)自由基,該自由基可進(jìn)一步氧化。
·親電加成(Electrophilic addition):·OH加成到有機(jī)物分子中的不飽和鍵(如C=C、C=C)或芳香環(huán)上,形成加成產(chǎn)物自由基。
·電子轉(zhuǎn)移(Electron transfer):·OH從有機(jī)物分子中奪取電子,使有機(jī)物被氧化。
這些初步反應(yīng)生成的有機(jī)自由基或中間產(chǎn)物通常不穩(wěn)定,會(huì)繼續(xù)發(fā)生斷鏈、開(kāi)環(huán)、氧化等反應(yīng),逐步降解為分子量更小、毒性更低的中間產(chǎn)物,最終理想狀態(tài)下可被完全礦化為CO2、H2O和無(wú)機(jī)酸等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。
UV-AOPs的處理效果受到多種因素的綜合影響:
·紫外光源特性
·氧化劑種類(lèi)與濃度
·水質(zhì)條件
·目標(biāo)污染物特性
·反應(yīng)器設(shè)計(jì)

·UV/過(guò)硫酸鹽(PS/PDS)工藝:過(guò)硫酸鹽包括過(guò)一硫酸氫鉀鹽復(fù)合鹽(PMS,主要活性成分為HSOs-)和過(guò)二硫酸鹽(PDS, S2O82-) 。它們?cè)谧贤夤?通常254nm或更短波長(zhǎng))活化下,能有效產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基(SO4-,E0=2.5-3.1V)和羥基自由基(OH)。
·UV/氯工藝:該工藝?yán)米贤夤庹丈浜认緞?如游離氯HOCI/OCI-或結(jié)合氯如一氯胺NH2CI) 來(lái)產(chǎn)生·OH和活性氯自由基(RCS,如CI,Cl2-),這些自由基協(xié)同作用,降解有機(jī)污染物。
紫外線(xiàn)高級(jí)氧化工藝(UV-AOPs) 憑借其高效降解難降解有機(jī)物、減少消毒副產(chǎn)物、提高水質(zhì)安全性等優(yōu)勢(shì),在飲用水深度處理、工業(yè)廢水治理和市政污水再生回用,新興污染物(ECs) 治理等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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