淺談活化過硫酸鹽在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

羅靖琳，許文駿張嘉惠林源山

（1.生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣州 510535；2.廣州華科環(huán)保工程有限公司，廣州 510655）

近年來，基于活化過硫酸鹽的新型高級(jí)氧化技術(shù)，由于其相對(duì)于傳統(tǒng)過氧化氫氧化、高錳酸鹽氧化、臭氧氧化等技術(shù)具有低成本、穩(wěn)定性強(qiáng)、氧化效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到科研人員的關(guān)注[1]，常被應(yīng)用于研究有機(jī)廢水、重金屬廢水處理，也可用于廢水消毒處理。更有研究指出，通過活化過硫酸鹽，能產(chǎn)生與羥基自由基（OH·）氧化還原電位相近、較羥基自由基（OH·）穩(wěn)定、并能去除廢水中的氨氮的高氧化還原電位硫酸根自由基（SO4-·）[2]，具有替代傳統(tǒng)羥基自由基（OH·）高級(jí)氧化技術(shù)的良好應(yīng)用前景。

1 活化過硫酸鹽技術(shù)

活化過硫酸鹽技術(shù)可分為均相體系活化、非均相體系活化（非均相催化劑活化）兩大類[3]。其中，均相體系活化主要包括熱活化[4-5]、紫外活化[6-7]、電化學(xué)活化[8]、過渡金屬離子活化[9]，非均相體系活化主要通過非均相催化劑（如活性炭[10]、氮摻雜碳納米管[11]）對(duì)過硫酸鹽進(jìn)行活化?；罨^硫酸鹽體系能產(chǎn)生硫酸根自由基（SO4-·，E0=2.5～3.1V）和羥基自由基（OH·，E0=2.8V），對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行強(qiáng)氧化處理。相對(duì)于傳統(tǒng)羥基自由基（OH·）強(qiáng)氧化技術(shù)，硫酸根自由基（SO4-·）更穩(wěn)定、半衰期更長（SO4-·半衰期40 μs，OH·半衰期＜1 μs），能適應(yīng)較復(fù)雜的環(huán)境，具有良好的應(yīng)用前景[1]，具體內(nèi)容詳見表1。

表1 活化過硫酸鹽技術(shù)分類

2 活化過硫酸鹽在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

2.1 有機(jī)廢水處理

通過活化技術(shù)提高過硫酸鹽的氧化性能，在有機(jī)廢水處理中擁有十分廣泛的應(yīng)用前景，目前科研工作者對(duì)活化過硫酸鹽技術(shù)的研究也多用于有機(jī)廢水處理中，有資料表明通過活化技術(shù)處理的過硫酸鹽對(duì)相應(yīng)有機(jī)廢水具有良好的脫色、降解能力[12]。

在紡織廢水脫色處理研究中，F(xiàn)O Kehinde等[4]發(fā)現(xiàn)熱活化過硫酸鹽具有良好的脫色處理能力：在60 ℃活化溫度下，熱活化過硫酸鹽可使紡織廢水脫色99%；在25 ℃環(huán)境溫度下，熱活化過硫酸鹽也可使紡織廢水脫色82.2%。而王炳煌等[12]利用廢鐵屑活化過硫酸鹽，用于降解0.5 m活性黑5（RB5）偶氮染料廢水，在pH=6的條件下，180 min去除率可達(dá)96.97%。

對(duì)于難降解工業(yè)有機(jī)廢水，J Deng等[9]利用零價(jià)鐵活化過硫酸鹽來降解水中的乙酰氨基酚（APAP），發(fā)現(xiàn)當(dāng)零價(jià)鐵/過硫酸鹽摩爾比為1：1時(shí)，其對(duì)APAP（0.066 mm）的降解能力最強(qiáng)，可達(dá)93.19%。何芳等[13]通過電絮凝協(xié)同過硫酸鹽對(duì)經(jīng)氫氧化鈉和氧化鈣預(yù)處理的含甲醛有機(jī)廢水進(jìn)行深度處理，COD的去除率可達(dá)86.4%，得到了較好的處理效果。

2.2 重金屬廢水處理

在重金屬絡(luò)合物廢水處理中，常采用高級(jí)化學(xué)氧化體系進(jìn)行破絡(luò)反應(yīng)處理。在過去，高級(jí)化學(xué)氧化常被指基于羥基自由基（OH·）的強(qiáng)氧化性能對(duì)污染物進(jìn)行破壞，從而達(dá)到處理污染物的目的[14]。但由于羥基自由基（OH·）在水體中存在的時(shí)間較短且易被滅活，具有更強(qiáng)穩(wěn)定性能的活化過硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)越來越受到重視[15]。張昊楠等[16]利用FexOy@ GAC活化過硫酸鹽，在初始pH值為3.0、沉淀pH值為9.0的條件下，對(duì)低濃度絡(luò)合銅廢水處理率可達(dá)98.6%，銅濃度可從13.6 mg/L降低至0.18 mg/L，達(dá)到污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。李諾[17]利用鐵材料活化過硫酸鹽，通過硫酸根自由基（SO4-·）和羥基自由基（OH·）的強(qiáng)氧化作用，將水中的一價(jià)鉈氧化為三價(jià)鉈，并且在堿性條件下能有效提高鉈的沉淀性能。

2.3 船載壓載水消毒處理

活化過硫酸鹽也可應(yīng)用于水體消毒處理。Samyoung Ahn等[18]利用零價(jià)鐵活化過硫酸鹽，研究其對(duì)硅藻（擬菱形藻）、綠藻（杜氏藻）兩種海洋浮游植物的滅活效果，發(fā)現(xiàn)投加4 mm活化過硫酸鹽能在5天內(nèi)滅活擬菱形藻，并能在7天內(nèi)滅活杜氏藻。此法可用于處理船載壓載水，減少有毒有害類群的非本地水生生物擴(kuò)散的可能性。

3 結(jié)論

通過均相體系、非均相體系活化過硫酸鹽，產(chǎn)生硫酸根自由基（SO4-·）和羥基自由基（OH·），對(duì)工業(yè)廢水中的污染物進(jìn)行強(qiáng)氧化處理。既可用于有機(jī)廢水、重金屬廢水處理，也用于廢水消毒處理。相對(duì)于傳統(tǒng)強(qiáng)氧化技術(shù)，活化過硫酸鹽技術(shù)具有低成本、穩(wěn)定性強(qiáng)、氧化效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)廢水處理中具有良好的應(yīng)用前景。