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紫外线与双氧水/氯的高级氧化技术详解

一、紫外线/双氧水高级氧化:高效降解微污染物的成熟工艺

紫外线/双氧水高级氧化技术是一种间接光化学过程,利用紫外光(通常为254 nm)照射过氧化氢,使其发生均裂光解,产生高活性的羟基自由基,进而通过自由基的氧化反应降解目标污染物。安力斯环境在UV/H₂O₂技术应用方面积累了丰富经验,该工艺已成为光化学水处理技术中应用最广泛的工艺之一。

UV/H₂O₂工艺的初级光化学反应是:在紫外光照射下,H₂O₂分子吸收光子,其过氧键(-O-O-)发生均裂,生成两个羟基自由基。该反应在254 nm波长下的量子产率约为0.5 mole/einstein,意味着双氧水每吸收一个光子平均产生一个羟基自由基。反应动力学是一个复杂的链式反应网络,涉及引发、传递和终止步骤,羟基自由基的生成速率由H₂O₂的光解速率决定。双氧水浓度直接影响羟基自由基的生成速率,但浓度过高会导致羟基自由基被其自身清除,因此存在一个最佳投加量。

高级氧化技术原理.png


二、紫外线/双氧水工艺的关键影响因素与优化策略

在工程实践中,安力斯环境发现UV/H₂O₂工艺的效率受多个关键因素影响。在254 nm波长下,双氧水的摩尔吸收系数较低(约19.6 L/(mol·cm)),但其量子产率较高,这在一定程度上弥补了吸收效率的不足。双氧水存在酸解离平衡,其共轭碱HO₂⁻在254 nm处的吸收系数(ε ≈ 229 L/(mol·cm))比双氧水分子高出约一个数量级,因此理论上,在高pH条件下,羟基自由基的生成效率更高。

要实现有效的微污染物降解,UV/H₂O₂工艺所需的紫外线剂量通常比消毒剂量高出1到2个数量级(例如数百至数千 mJ/cm²),这导致了较高的资本和运营成本。由于光化学反应非常迅速,羟基自由基的生成和消耗存在显著的空间梯度,因此反应器内的混合程度、流体状态以及紫外线辐照度的空间分布,对工艺效率具有决定性影响。为了确保出水水质,出水中残留的过氧化氢通常需要进行淬灭处理。安力斯环境通过精确的工艺设计和运行优化,有效控制了运行成本,提高了工艺的经济性。

三、紫外线/氯高级氧化:应对饮用水水质挑战的创新技术

紫外线/氯高级氧化技术是近十年来在北美供水及再生水深度处理领域迅速崛起的一种新型技术,特别适用于高品质再生水及饮用水的深度处理。

安力斯环境密切关注这一技术的发展趋势,并将其纳入公司的技术体系。UV/Cl AOP是一种间接光化学过程,利用紫外光(通常为254 nm)照射水中的游离氯(主要包括次氯酸HOCl和次氯酸根离子OCl⁻),使其发生光解,产生活性自由基中间体,进而通过自由基反应降解目标污染物。

高级氧化技术服务领域.png


UV/Cl AOP体系中主要的活性氧化物种包括:羟基自由基HO·、氯自由基Cl·、二氯自由基阴离子Cl₂·⁻以及衍生出的其他氯氧自由基。这些自由基(尤其是HO·和Cl·)是强氧化剂,能迅速攻击并降解水中的有机污染物。与几乎无选择性的羟基自由基不同,UV/Cl过程中产生的氯相关自由基具有一定的反应选择性,这在某些特定应用场景下具有独特优势。美国多地水厂的工程实践表明,在中性环境(pH 6.5)下,紫外线/氯高级氧化去除MIB和土臭素的效率显著高于传统的紫外线/双氧水工艺,非常适合作为现有水厂的改造升级方案。


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