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高级氧化技术处理TNT废水的研究进展

发布时间: 2022-06-11 10:40:03 浏览:

摘      要: TNT废水具有排放大、毒性强、生物降解困难等特点。传统的TNT废水处理方法效率不高且存在二次污染。随着交叉学科的发展,高级氧化技术在处理TNT废水上展现出了广阔的应用前景。综述了高级氧化技术在处理TNT废水方面的研究进展,分析了各高级氧化技术的优缺点,并对未来高级氧化技术处理TNT废水的研究方向提出了建议。

关  键  词:高级氧化;TNT废水;研究进展

中图分类号:TQ 085+.4       文献标识码: A       文章编号: 1671-0460(2019)08-1828-05

Abstract: TNT wastewater is characterized by large discharge amount, strong toxic effect and great difficulty in biodegradation. Traditional treatment method of TNT wastewater is not efficient and secondary pollution exists. With the development of science and technology, advanced oxidation process has been widely applied in the treatment of TNT wastewater. In this paper, the research progress of advanced oxidation process for treating TNT wastewater was reviewed, the advantages and disadvantages of each advanced oxidation process were analyzed, and suggestions on the future research direction of advanced oxidation process for treating TNT wastewater were put forward.

Key words: Advanced oxidation process; TNT wastewater; Research progress

TNT(2,4,6-三硝基甲苯)是目前廣泛用于国防军事和民用爆破中的火炸药[1]。其中,在火炸药生产和销毁过程中会产生大量TNT废水,其废水成分复杂,含有毒有害物质,可生化性低,难以被微生物降解,很容易威胁人和动物生命安全,给生态环境带来不良影响[2]。因此,如何处理TNT废水,已经成为环保和军事领域的研究重点之一。

现阶段国内外学者对TNT废水的处理方法主要采用物理法[3-6]、生化法[7-10]和化学法[11,12]。但以上方法处理TNT废水的效果均不太理想。物理法不能有效的将TNT废水进行降解处理,只是将TNT转移到其他物理介质上,需进行二次处理,有些方法甚至会引起二次污染。因TNT废水成分复杂、毒性较强,微生物很难有效存活、繁殖,生物法处理TNT废水工业化难度较大。传统化学法虽能在一定程度上降解TNT废水,但因TNT性质稳定,TNT的苯环很难被打开,故矿化效果较差,达不到排放标准。近些年来,科学技术得以改善,为交叉学科发展壮大奠定了良好基础,特别是高级氧化技术,已被广泛应用于处理TNT废水上,展现出了广阔的应用前景,已成为国内外研究的热门趋势。

1  高级氧化工艺概念及技术优势

1.1  高级氧化法概念

1987年,Glaze等人提出了以自由羟基(·OH)作为主要氧化剂的高级氧化技术(Advanced Oxidation Process,简称AOPs)又称做深度氧化技术[13,14]。该技术的核心为是以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点,在外界能量和催化剂条件下,有机污染物可以被氧化成毒性较小或无毒的小分子物质[15]。

1.2  高级氧化工艺技术优势

高级氧化工艺在处理TNT废水上具有明显的技术优势,具体表现在以下几个方面。

(1)高氧化性。羟基自由基(·OH)是一种极强的化学氧化剂。它的氧化电位要比普通氧化剂,如氯气、过氧化氢和臭氧高很多。因此,羟基自由基是一种具有较强氧化能力的氧化剂。

(2)反应速率快。与普通化学氧化相比,羟基自由基的反应速度非常快。已经确定一些主要有机污染物与羟基自由基的反应速率常数达到108~1 010 L/(mol·s),因此,氧化反应的速率主要是由羟基自由基的产生速率决定。

(3)提高可生物降解性,减少有毒物质的生成。在高级氧化工艺中,羟基自由基可以攻击TNT的苯环,进一步提升TNT废水的矿化率,提高可生物降解性。高级氧化工艺最终氧化的产物为CO2,H2O和无机盐等,可以大大减少和避免有毒物质的生成。

(4)对有机物有超强的氧化性。羟基自由基可以产生电子,具备超强氧化能力,是目前自然界中氧化能力最强的氧化剂。自由基生成之后,可以和很多有机污染物发生反应,将有机物氧化成二氧化碳和水等无机质[16]。

(5)寿命短。高级氧化过程中会产生羟基自由基,当环境介质发生变化时,存活时间也会有所改变,时间一般介于10-4 s[17]。

2  高级氧化工艺处理TNT废水应用

2.1  电化学氧化法

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