过氧化氢在水处理中的应用
摘要：本文对过氧化氢的性能与特点做了简单的介绍，并对其在水处理中的应用做了说明。
关键词：过氧化氢；水处理；应用
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Abstract: in this paper, the hydrogen peroxide and the performance and characteristics do simply introduced, and its application in water treatment illustrated.
Keywords: hydrogen peroxide; Water treatment; application
1.引言
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斯密特(1864)发现过氧化氢(H2O2)具有杀菌的功能。但是，由于工业上制取困难，使得它在水处理方面的实际应用受到了限制。现在可利用氨厂的弛放气，经变压吸附等方法制得氢气后，再用蒽醌法制成H2O2，成本较过去的电解法低，使H2O2替换氯作为水处理消毒杀菌剂成为可能。
根据国内外研究成果认为，H2O2是一种全面有效的杀菌剂，杀菌速度快。通过对人体传染
的肠病原体(诸如痢疾、伤寒、副伤寒、霍乱、大肠杆菌、枯草芽抱和凡噬菌体等)和对工业循环冷却水中八大类菌(表l)所做的杀菌试验表明，H2O2对八大类菌都具有较强的杀灭作用，故H2O2可用作医院污水消毒和工业循环冷却水的杀菌灭藻剂。从杀菌性能来看，H2O2能比较广泛地杀灭细菌、藻类、病毒及孢子，较快地氧化有机物，能有效地降低或抑制亚硝酸盐的生成。有人做过这样的试验，向含亚硝酸钠1250X10-6的水中，加入6300X10-6的H2O2之后，亚硝酸钠含量为22X10-6。对某些污染物，有时用抓处理的效果比不上使用H2O2，尤其是当处理含硫化合物的水时，更显示出H2O2的有效性。因此，H2O2在水的消毒处理上具有广泛的应用前景。
表1H2O2对循环冷却水中典型菌类的杀菌效力
（注：试验性细菌的原始浓度105个/L。）
2.过氧化氢的特点
2.1杀菌作用强
双氧水的理化性质双氧水学名过氧化氢，系无色透明液体，溶于水、醇及醚，高浓度时有腐蚀性，敞口放置时，会渐渐分解为氧及水，30%的双氧水的密度为1.1g/cm3，熔点－0.89℃，沸点151.4℃，分子式为H2O2，分子量为34.01。本品具有强烈的杀菌作用，在碱性条件下，效果更加明显。
2.2稳定性强
温度双氧水在较低温度和较高纯度时，还是比较稳定的。当双氧水加热到153℃或更高温度时，便会发生猛烈的爆炸性分解。在较低温度下，双氧水的分解过程比较平稳地进行，分解反应为2H2O2→2H2O＋O2＋46.9千卡。
pH介质的酸碱度对双氧水的稳定性有很大的影响。在酸性条件下，双氧水的性质十分稳定，发生氧化反应的速度较慢；在碱性介质中，双氧水很不稳定，分解速度很快。因此，在碱性环境中通过加热方式，可以完全破坏过量的双氧水。
杂质是影响双氧水稳定性的重要因素。由于工业组成双氧水中含有大量金属离子之类的物质，所以，在工业级双氧水的生产过程中，通常在双氧水中加入大量的稳定剂来抑制杂质
的催化作用。光波长3200～3800埃之间的光线，会加速双氧水的分解速度。食品级双氧水因纯度高，内含金属离子等杂质很少，具有很好的稳定性，如35.5%含量的食品级双氧水，在阴凉通风的库内存放半年，其有效含量一般可保持在35.0%～35.4%。
3.过氧化氢对水的处理
过氧化氢对水的处理其实质是二价铁离子(Fe2+)和H2O之间的链式反应催化生成•OH，使苹果酸及其它有机物最终氧化为CO2和H2O。在反应体系内•OH首先与有机污染物RH反应生成游离基R•，R•进一步执化生成CO2和H2O。使有机污染物最终得以降解。反应方程式如下：
美国圣约翰大学Fe2++H2O2Fe3++OH-+•OH
3.1过氧化氢的应用范围
双氧水几乎可用来处理所有污水，包括无机污水、有机污水。重点用于处理有毒污水，如硫化物、氰化物、肼类、亚硝酸盐、有毒重金属等。另外双氧水还用于提高生化法处理废水的能力，可防止污泥膨胀。
国外用双氧水处理污水的比例约占双氧水产量的30%，如造纸污水、含氰化物剧毒污水等的处理。杀氧水处理污水几乎属于空白。随着各行各业对双氧水的需求加大，双氧水产量逐年增长，加之双氧水处理污染物后分解为H2O及和O2，对环境不产生二次污染，预期双氧水用于环保，尤其是用于各种污水处理方面定会有很大发展。
3.2污水处理的流程
来自装置的化学污水进入污水池，由泵打入反应釜，在釜中加入一定量的硫酸亚铁、双氧水，而后加入石灰乳、絮凝剂等，经沉淀分离，合格的污水即可排放，污泥经过滤脱水后可作回填土用。采用双氧水催化氧化—絮凝法处理双氧水生产废水的机理是在污水中加入双氧水、二价铁盐，在酸性情况下，二价铁盐催化分解双氧水，使之生成游离[OH]，[OH]具有极强的氧化能力，可将污水中的少量芳烃、磷酸三辛酯、2—乙基蒽醌等污染物氧化处理掉，再加入石灰乳调节该污水的pH值，使之生成Fe(OH)3沉淀，经絮凝分离即可达到净化污水的目的。
用双氧水催化氧化—絮凝法处理装置产生的污水，具有流程简单、设备投资低等特点，另外使用的双氧水还可来源于浓缩装置的蒸发残液，该残液虽为废水，但其自身含有一定量
密欲的双氧水（约20%），混入其它污水后，可减少处理用的双氧水用量。装置排出的少量废双氧水也可用来处理污水，得到以废治废结果，具有很好的经济效益。双氧水处理完污水中的有机物后，自身分解为H2O和O2，对环境不产生第二次污染。
3.3双氧水与臭氧的结合
H2O2/O3体系是在饮用水中应用最广泛的高级氧化技术，因为只需向臭氧反应器中加入过氧化氢即可。日本在20世纪70年代末开始研究，美国在80年代将其用于城市污水处理中 。
臭氧本身具有极强氧化性，能去除大量有机物，但对某些卤代烃及农药等有机物的氧化效果较差，将臭氧与过氧化氢结合使用可大大提高氧化效率。H2O2/O3对农药 久效磷也具有很好去除效果，20min内去除率达95%以上。Nelieu等在一个10L循环式反应 器中对0.46×10-5mol/L的阿特拉津氧化机理进行了研究，并且就加入臭氧的条件、O3/H2O2的比值、溶液pH值以及HCO3-离子的存在对中间产物形成的影响进行了分析。
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O3/H2O2对工业废水的处理也具有一定效果。Beltran等研究发现，O3/H2O2在处理西红
柿加工废水时对COD降解速率有较大提高，当pH=6时COD的去除率为86%，但对于酒厂废水则没有效果。
印第安头饰饮用水方面主要集中在对地下水中卤代烃处理的研究。1986年Aeita等人对受三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)污染的地下水进行的中试表明，过氧化氢与臭氧的联合使用可提高臭氧进入水中的质量迁移(提高因子为1.7)，而且对TCE、PCE去除率为95%时所需要的臭氧量仅是单独用臭氧处理时的56%～64%。Duguet对去除地下水中苯化合物、邻二氯硝基苯、三氯乙烯和四氯乙烯进行了试验，均取得了较好效果。
与UV高级氧化法相比，O3/H2O2法不需要UV使分子活化，因此其主要优点就是在浊度较高的水中仍然运行良好。
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目前过氧化氢高级氧化技术大多是对废水进行处理的，而对于有机物含量低的饮用水研究主要集中于受卤代烃污染的地下水，应加强对水中微量有机物的氧化去除效果、机理及运行条件的研究，并将其应用于饮用水的深度处理。为使过氧化氢高级氧化技术在水处理中
广泛应用，需要对其氧化有机物的影响因素、效果、降解动力学、降解机理等方面加强研究，同时也要加强对降解过程的中间产物以及降解途径的分析，从而确定在去除有机污染物过程中是否产生其他有害物质。
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参考文献
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