盡管濕式氧化技術對有毒污染物氧化速度快、效率高、反應徹底、不產生二次污染,但因其操作條件比較苛刻、設備要求高、運行費用昂貴,使該項技術的應用受到一定的限制.因此,研制新型高效催化劑以降低反應要求,是當前濕式氧化技術研究的要點.
2超聲波氧化法技術[10]
通常,頻率范圍在 15 kHz~1 MHz 的超聲波輻照降解水中的化學污染物是由超聲空化效應引起的物理化學過程.超聲空化的熱點理論模型認為[11]:一定頻率和壓強的超聲波輻照溶液時,在聲波負壓相作用下溶液中產生了空化泡,在隨后的聲波正壓相作用下空化泡迅速崩潰,整個過程發生在 ns~μs 的時間內,氣泡快速崩潰.伴隨著氣泡內蒸汽相的絕熱壓縮產生瞬時的高溫高壓,形成所謂的“熱點”.進入空化泡中的水蒸氣在高溫高壓下發生了分裂及鏈式反應,產生·OH、HOO·、·H等自由基以及 H2O2和 H2等物質.聲化學反應的途徑主要包括高溫高壓熱解反應和自由基氧化反應.[12]
20 世紀 90 年代,超聲波的物理化學效應逐漸被人們所重視,并發展成一種新型的水污染控制技術.[13]Stock 等[14]指出,高頻率的超聲波可加快母體染料的降解,其降解效率比同等條件下的光催化要快 2 倍.祁夢蘭等[15]研究了聲化學氧化預處理靛藍染料廢水,可使廢水的BOD/COD值由0.22~0.28提高到0.44~0.51.胡文容等[16]用超聲強化臭氧技術處理偶氮染料,超聲功率 80 W 時,臭氧的用量比單獨使用減少 48%,而脫色率高達 90%.宋爽等[17]也研究了超聲強化臭氧技術處理分散藍染料,在最佳條件下處理 5 min,脫色率高達99%.華彬等[18]研究了超聲技術降解酸性紅 B 廢水,在一定條件下加入一定量NaCl,可使降解率達到 90%.
目前,超聲波技術研究的對象多為單組分模擬體系,而實際印染廢水中常含有多種污染物,因此,超聲波技術在實際印染廢水處理中的實用性還有待進一步研究.
3光催化氧化技術
光催化氧化技術是利用半導體(例如 TiO2、SnO2、ZnS、WO3等)作為催化劑,當紫外光照射到半導體表面時,電子發生躍遷,從而形成了光生電子和空穴.光生電子具有很強的還原性,空穴具有很強的氧化性,空穴與氧化物表面吸附的水作用形成強氧化性的·OH,從而最終氧化分解有機物.光催化氧化技術利用輻照、光催化劑在反應體系中產生活性極強的自由基,再通過自由基與有機污染物之間的加合、取代、電子轉移等過程將污染物降解為簡單的無機物.
1972 年,Fujishima 等[19]發現受輻射的 TiO2表面能發生水的持續氧化還原反應.半導體(如 TiO2)光催化氧化作為一種降解有機物的深度氧化技術近幾年來發展迅速,因其高活性、安全、價廉、無污染等優點備受青睞.蔣偉川等[20]以 TiO2半導體為光催化劑對溶液中的分散染料降解進行了研究,在通空氣的條件下,光照 50 min 可使 50 mg/L 的染料溶液完全脫色,COD去除率可達 70%以上.王文保等[21]在紫外光照射下,處理堿性綠染料溶液,不加 ZnS 時,脫色率為 1%,而加入ZnS 光照 10 min 脫色率即達 94%,說明 ZnS 對其具有很好的光催化脫色效果.涂代惠等[22]采用自制的 TiO2膜和平板式固定床式光催化氧化反應裝置進行印染廢水的光催化氧化降解試驗,COD 的去除率為68.4%,色度去除率為 89.1%,陰離子表面活性劑的去除率為87.45%,出水達到國家規定的廢水排放標準.Daneshvar等[23]以 P-25 型納米 TiO2為催化劑,對偶氮染料酸性紅14 廢水進行了光催化處理研究,在一定條件下,15min后水樣的脫色率達到 88%.
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