摘要  总结了近年来国外关于高度氧化法(AOP)的研究结果。介绍了AOP的定义，通过比较普通化学氧化法和AOP法的氧化能力、反应速度、氧化选择性和THM_s的生成量，阐明了AOP法的特性。并介绍了AOP法在国外的研究应用概况，指出了今后需解决的主要问题。

    关键词：高度氧化法  水处理  有机污染物

1 引言

    近年来对环境类激素等微量有害化学物质的处理和废水的高度处理越来越引起人们的重视，而由于O₃、H₂O₂和Cl₂等普通氧化剂氧化能力不强，有选择性氧化等缺点^[1]，难以满足其处理要求。1987年Glaze等人提出了高度氧化法（Advanced oxidation processes，简称AOP法）^[2]，其特点是：水处理过程中以羟基自由基作为主要氧化剂，它克服了普通氧化法存在的问题，以其独特的优点愈来愈引起人们的关注。

2  AOP法特点

2.1 氧化能力强

表1为各种氧化剂的氧化电位。

表1 各种氧化剂氧化电位^[3]

    由表1数据可以看出，羟基自由基是一种极强的化学氧化剂，它的氧化电位比普通氧化剂氧化电位高得多，能够氧化其它化学氧化剂难以氧化的物质，从而达到彻底分解的目的。

2.2 选择性小，反应速度快

    表2列举了水中一些常见的有机污染物同O₃和OH·的反应速率常数。

表2 常见有机污染物与O₃和OH·的反应速率常数^[3，4]

    由表2数据可以看出，不同的有机物质，O₃的氧化速度相差很大，在相同条件下涕灭威的反应速度要比林丹的快6个数量级以上，这样当使用臭氧处理含这2种有机物的废水时，由于反应速度的差异，O₃优先与反应速度快的物质进行反应，而另外1种物质则无法达到处理的目的。OH·对不同有机物质的反应速率常数相差很小，即羟基自由基是1种选择性很小的氧化剂，当水中存在多种污染物质时，其不会出现1种物质分解而另1种则基本不变的情况。

    同普通化学氧化法相比，AOP法的反应速度快。如表2中的数据所示，OH·对含C－H或者C－C键有机物质的反应速率常数一般均大于10⁹ mol·L^-1•s^-1，本接近扩散速率控制的极限（10¹⁰ mol·L^-1•s^-1）。因此AOP法处理有机物时，在很短的时间内便可以达到处理要求。例如H₂O₂/O₃处理阿特拉津农药废水时，10min内便可以达到90%以上的去除率^［5］。

2.3 氧化彻底，处理效率高

普通化学氧化法由于氧化能力弱，反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物，降低TOC和COD的目的。如使用臭氧氧化有机物时，由于生成的中间产物，如醛类（甲醛、乙醛、乙二醛、丙酮醛等）和羧酸类物质（甲酸、乙酸、草酸、丙酮酸等）对臭氧具有隋性，难以继续与之反应，因此这些物质极易在水中积聚^[6]。

AOP法则基本不存在这个问题，它在氧化过程中产生的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后被完全氧化成CO₂和H₂O，从而达到了彻底去除TOC和COD的目的。如使用O₃/UV对于人工合成棕黄酸溶液进行处理，TOC去除率达到了90%以上^[7]。

2.4 能有效减少THM_s生成量

    腐殖酸和棕黄酸被认为是天然水中卤素的主要吸收者，它们在最后的氯化过程中将会导致THM_s副产物的生成^[8]。THM_s生成后，普通化学氧化法难以将其去除，因此在最后的消毒前必须将这些可能生成THM_s的有机物去除。普通化学氧化剂，如臭氧，虽然可以将这些大分子的有机物氧化分解成小分子的有机物，从而部分减少THM_s产生的可能性 ^[9]，但这些小分子有机物大部分仍然可以同氯反应产生THM_s，最终难以达到完全消除产生THM_s的可能性；如果水中含有溴化物时，臭氧处理含棕黄酸的水时将会导致最后氯化过程中溴代有机化合物（一种重要的致癌物质）的生成^[10]。

    AOP法则可以有效地减少氯消毒时THM_s的生成。使用AOP法对含有机物质的水进行处理时，若水中存在THM_s，AOP法可以部分分解这些物质，降低其所带来的危害^[11]。另外当水中有溴存在时，使用AOP法可以有效地减少比氯代有机物毒性更强的溴代有机化合物的生成^[12]。