为什么要做基础科学?

它所提供的理论见解距离实际技术商业化很远吗？

我们在做技术选择时，

追求规模扩大，讲究过程设计

都是什么在做核心支撑？

小伙伴们真正应该关注的力量源泉在哪里

如何把控?

废水处理过程中的高级氧化技术

富含有机物的废水中可能含有大量有毒有害且难降解的污染物，这些污染物引起的环境问题日趋严重，极大地制约了化工及相关产业的发展。传统的分离转化技术在处理难降解、有毒有机污染物方面效率低下，如何寻求更有效的新技术，对于可持续发展来说显得尤为重要。高级氧化过程（AOPs），如光催化氧化、催化湿氧化、臭氧催化氧化、电化学氧化、芬顿氧化等，在直接矿化有机污染物或通过氧化改善有机污染物的生物降解性方面得到了广泛的应用和发展。

高级氧化工艺通过产生具有超强氧化能力的活性氧化剂（羟基自由基、硫酸根自由基等），实现有机污染物的彻底矿化或分解。活性氧化剂的生成依托于施加外部能源或添加催化剂，从而激活主体氧化剂。随着污水处理排放指标的日趋严苛，高级氧化工艺的发展与应用已成为污水处理领域的迫切技术需求。

该技术的核心竞争优势包括：

• 可以达到氧化不可生物降解和有毒有机物的目的，包括芳烃、农药和可挥发有机化合物；

• 可以使部分有机物彻底矿化；

• 该技术相对清洁，不会产生太多废料；

• 经过高级氧化后，剩余有机物的可生物降解性能大大提升，从而提升后续生物反应效率。

  
  

本次报告将针对目前颇受关注的几个高级氧化过程进行讨论，包括芬顿法、过硫酸盐活化氧化、臭氧催化氧化以及阳极氧化。

芬顿法 

法国化学家Fenton最早于1894年发现了芬顿氧化现象。随后，关于芬顿反应机理的研究持续了近一个世纪。芬顿过程涉及到的化学反应非常复杂，但目前最广为接受的核心反应是亚铁离子与双氧水在强酸条件下的反应，其产生的具有高氧化性的羟基自由基可快速降解有机物，达到去除污染物的目的。

传统芬顿过程存在工作pH范围窄、成本高、含铁污泥需二次处理等缺点。对此，科学家和工程师们对芬顿过程不断地优化改善，发展出了多种新工艺过程，包括非均相芬顿过程、光芬顿和电芬顿等。芬顿过程还可以作为降解有机物的预处理或深度处理方法，与生物降解过程或物理过程联用，从而有效降低处理成本,并进一步提升污染物去除率。

此外，如何有效实现芬顿过程铁泥的回用，降低芬顿过程的铁盐使用成本也是近年来工业和学术圈研究的重点。

臭氧催化氧化

长期以来，臭氧在水处理过程中作为氧化剂与消毒剂而广泛使用。作为氧化剂，臭氧具有很强的选择性，主要攻击有机物的双键、胺和活性芳香环等富含电子的官能团。另外，产生的一些中间产物可能会影响到臭氧的氧化效率。近年来臭氧催化氧化技术受到大量关注。该技术主要通过添加催化剂或引入超声波、紫外光、过氧化氢或生物处理等手段来促使大量氧化性更强且选择性更低的羟基自由基产生，从而提升臭氧的氧化能力与使用效率。

煤化工高盐废水内有机物成分复杂，难以有效去除，严重制约废水资源化利用。以David Waite院士为核心的新南威尔士大学（宜兴）环境技术转移中心（简称新宜中心）技术团队依托新南威尔士大学在高级氧化工艺领域的先进机理研究理念以及丰富的技术开发经验，围绕煤化工高盐废水难降解有机物的臭氧催化氧化分解，在深入研究含盐废水中有机污染物化学氧化分解反应动力学原理的基础上，开发新型臭氧氧化催化剂及更加高效的反应器。

同时，对于工艺的深度了解有助于提高臭氧催化氧化反应处理各种不同工业废水的效率，以及降低其成本。新宜中心科研人员与中国工业合作伙伴协力合作，利用计算机流体力学软件分析臭氧反应器的流体动力学，一同致力于高效臭氧催化氧化反应器的开发，并进一步提高剩余有机物的可生物降解性，从而使臭氧催化氧化工艺达到零排放的目的。

过硫酸盐活化氧化

过硫酸盐活化氧化技术是近年发展起来的一种新型水处理技术。过硫酸盐本身氧化能力有限，但在不同活化因子的作用下会产生具有强氧化性的硫酸根自由基，可以氧化分解多种有机污染物，同时因其具有氧化能力强、反应速度快、对微生物影响较小及应用范围广等特点，近年来在环境污染治理领域备受关注。

与羟基自由基类似，硫酸根自由基具有很高的氧化电位。在稳定室温下，热、紫外线、超声波会激发过硫酸根中的双氧键断裂，产生硫酸根自由基。另外，一些新型活化方式也在不断涌现，一方面趋向于更为节能、廉价、环境友好，另一方面也在趋向于更高的有机物降解效率。采用过渡金属催化过硫酸盐产生硫酸根自由基的方式，反应体系简单且不需外加热源和光源，反应条件相对温和，自由基生成率高。

目前，过硫酸盐活化氧化技术在原位地下水修复及土壤修复方面应用较为广泛。同时，实验室结果也表明其在废水处理领域存在一定应用前景，包括工业废水、垃圾渗滤液、医疗废水等。

电化学阳极氧化

电化学阳极氧化是高级氧化技术的一个重要分支，与其他水处理技术相比，它具有效率高、占地面积小、无二次污染、自动化程度高等优势。该技术采用新型电极材料，在不需要额外添加任何化学试剂的条件下，通过阳极氧化反应产生强氧化性自由基将废水中的污染物有效去除，具有非常广泛的应用前景。

电镀废水中含多种重金属离子和氰化物，对人类健康和生态环境危害极为严重。其中重金属污染具有不可降解性和环境累积性。要有效缓解电镀行业长期生存发展及水环境保护之间的矛盾，必须最大量地实现废水及重金属的回收资源化。新宜中心目前与江苏省环境科学研究院合作，通过引进关键技术并对其进行整合再创造，开发新型电极材料以及高效、低成本的含镍废水处理和镍回收工艺，并实现工艺放大和稳定运行。

8月20日下午2点的本次报告将基于新南威尔士大学David Waite教授在高级氧化技术领域数十年的研究经验与项目经验，重点讲解基础研究所提供的理论见解如何为技术选择、规模扩大和过程设计提供指导。

澳贸委绿色环保行业介绍