光化学反应降解有机污染物的研究

引言
　　
　　随着我国经济的不断发展，工业废水的种类不断的增多，各种污染物质对环境的危害也日益加剧。各种有毒难降解的有机物排放到水体，尤其在饮用水体中，这些有机污染物质对人体健康影响极大，绝大多数对人体有急性或慢性、直接或间接的致毒作用，有的还能积累在组织内部，改变细胞的DNA 结构，产生致癌变、致畸变和突变的作用。因此去除水体当中的有机污染物有着重大的理论和实际意义。
　　光化学反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物[1]。自然环境中有一部分的近紫外光（290-400nm），它们极易被有机污染物吸收，在有活性物质存在时就会发生强烈的光化学反应是有机物发生降解，逐步氧化成低分子中间产物，而最终生成二氧化碳、水及其他的离子。
　　
　　1 光化学反应技术
　　
　　1.1 UV/H2O2 降解有机物
　　过氧化氢作为一种强氧化剂（pH 值分别为0 和14 时，对应的氧化还原电位分别为1.80V和0.87V），氧化性强、安全、易得，已经被广泛用于处理废水和废气中无机和有机污染物。但是，对于一些难降解有机污染物，仅用H2O2 作为氧化剂，不能将其有效地降解，而采用UV/H2O2 联合工艺，紫外光可促使过氧化氢分解产生氧化性强的羟基自由基（OH）,进而进行自由基反应来降解污染物[2]。
　　氯酚类有机物因其结构稳定,难以生物降解,采用传统的生化或化学氧化法难以奏效，在陈琳等[3]的研究当中采用UV/H2O2 系统处理含对氯苯酚的废水。实验考察了直接光照(UV/N2) ,单独曝气(air) ,双氧水加曝气(H2O2/ air) 以及UV/ H2O2/ air 各系统对总酚及CODCr 的降解效果，结果表明，UV/ H2O2/ air 的CODCr 降解率明显提高。
　　油田聚合物驱采油技术大大提高了原油的采收率，同时也产生了大量含有聚丙烯酰胺(HPAM)的污水。由于污水粘度高，水中的油滴及固体悬浮物的稳定性增强，因此该污水难以处理[4-5]。根据崔宝臣[6]等的研究表明UV/H2O2 组合降解HPAM 比单独使用H2O2 或UV效果好，UV 对降解效果具有明显的促进作用。
　　
　　1.2 UV/H2O2 降解有机物
　　在处理高浓度、难降解，有毒有害废水方面UV/Fenton 催化氧化处理技术表现出比其他方法更多的优势，而且相应的处理成本与其他方法相近。利用Fenton 试剂的强氧化性，辅以紫外光，可以增强 Fenton 试剂的氧化能力，减少过氧化强的用量，并提高处理效率，可以有效地分解有机物，而且矿化程度较好，适宜于处理中低浓度的有机废水，在受污染的地下水处理方面有独特的优势。
　　在皂素的生产过程中，产生大量的工业废水。皂素废水水质具有强酸性、高浓度的特点，属于难降解工业废水，传统工艺处理效果不理想[7]。胡晓莲[8] 的实验研究当中，利用自制的设备采用UV/Fenton 法对皂素废水进行处理，2 小时内COD 去除率可达到90%以上，同时具有良好的脱色效果。
　　苯酚具有较强的毒性，能导致人头晕、贫血和神经系统紊乱等疾病，具有致畸、致癌和致突变的潜在毒性。它在水中的分布，直接威胁着人类的身体健康，是环境中存在的重要有毒有害的染物之一。由于苯酚的难降解性，使得含苯酚废水的处理受到大家的普遍关注。目前，对含苯酚废水的处理方法有很多，但单纯采用任何一种方法，都难以达到预期的目的[9]。
　　尹宏生等[10]利用UV/Fenton 法处理毒性，难降解的苯酚废水。实验结果表明该法对苯酚具有很好的'去除率，当c(H2O2)=12.76 mmol/L，n(Fe2+)：c(H2O2)=1：20，pH=3，常温下反应30 min，COD 去除率达到86%，苯酚可去除率达到99%。
　　
　　1.3 UV/O3 降解有机物
　　UV/O3 是将臭氧与紫外光辐射相结合，具有反应完全、速度快、无二次污染等优点。UV/O3 法协同作用的优势在于：(1)有机物在紫外光的辐射下被活化，从而易于被臭氧氧化分解；(2)水中溶解臭氧在紫外光的照射下生成羟基自由基(HO·) [11]，进而加速水中有机物的去除速率。目前，UV/O3 技术已经广泛地应用于难生物降解有机物的处理中六氯苯(HCB)主要用于谷类作物种子外膜防治真菌危害的有机氯杀菌剂，同时也是生产其它氯化物的中间体。HCB 结构稳定，难以生物降解，具有生物积累性，对人类健康和环境具有严重的危害性。魏东洋等[12]利用UV/O3 法对水中六氯苯进行降解。其研究中对比了单独紫外光、单独臭氧与UV/O3 对HCB 的去除效果，其中UV< O3<UV/O3。