高级氧化技术在船舶路线频繁水域处理中的应用

　　摘要：随着国家经济的不断发展，船舶路线频繁水域的污染越来越严重，为了保护船舶路线频繁水域环境，实现可持续发展，提高高级氧化技术对船舶路线频繁水域的处理效果，因此，提出高级氧化技术在船舶路线频繁水域处理中的应用。采用臭氧和超声波2种高级氧化技术处理船舶路线频繁水域，通过高级氧化技术对水域中氨氮含量的实验，来验证高级氧化技术在船舶路线频繁水域处理中的重要作用。

　　关键词：高级氧化,路线频繁,水域处理,游离基

　　0引言

　　高级氧化技术是利用具有强氧化性的游离基将有机污染物降解的技术[1]，实质上是化学反应中游离基的氧化反应，通过使用催化剂或给予一定的温度条件，在条件允许的情况下还会与氧化剂结合，在化学反应过程中，游离基的活性非常强(通常采用烃基游离基，即：-OH)，与船舶路线频繁水域中的有机污染物之间发生取代反应、酸碱中和反应和电子转移等都会使有机污染物全部被矿质化(酸碱中和反应属于高级氧化反应)。

　　高级氧化技术的作用机理是以产生烃基为标志，通过不同的途径和方式产生游离基(-OH)的过程。只要有游离基存在，会发生氧化反应，功击船舶路线频繁水域里面的有机污染物，使水域中的有机污染物分解为水、二氧化碳和其他矿物盐。高级氧化技术在反应过程中能产生大量的游离基，且产生的游离基非常活泼，产生的烃基游离基作为反应的中间产物，烃基游离基的产生可以诱发后面的一系列反应[2]。

　　高级氧化技术的反应速率非常大，一般情况下，与有机物反应的速率在106~1010mol/L/s，烃基游离基在参加化学反应过程中，毫无选择的直接与有机污染物反应，防止二次污染的发生。高级氧化技术是一种由物理变化到化学变化的处理过程，反应时很容易就被控制，它不仅可以单独处理，还可以与其他处理过程结合起来，如果将高级氧化技术作为生化处理的前后处理，可以有效降低处理的成本。

　　1材料与方法

　　1.1检测水质

　　在船舶路线频繁水域处理中，实验用水选择在船舶航行频繁的水域取样。

　　1.2工艺流程

　　将船舶路线频繁水域的水体通过水泵抽进过滤罐，过滤后的水注入高级氧化反应器，然后将处理后的水进行消毒后装入取样瓶，通过实验进一步分析。

　　1.3分析方法

　　氨氮是以游离氨或氨根离子的形式存在于水体中，水体的PH值决定两者的成分，PH值越高游离氨的成分越高，PH值越低，氨根的成分越多。船舶路线频繁水域中的氨氮来源主要是水域中的有机物受到高级氧化作用的分解产物。

　　此外，在没有氧气存在的环境中，水域中含有的亚硝酸盐也可以通过高级氧化作用被还原成氮，而有氧环境中，水域中的游离氨可以转变成亚硝酸盐或硝酸盐，因此，高级氧化技术可以测定水域中的氨氮含量，含量较高就会对水域造成污染。高猛酸盐指数的测定是在水样中加入一定量的硫酸，使水样呈酸性，之后加入高锰酸钾溶液，将水样加热，通过计算求出高锰酸钾指数。

　　2结果与分析

　　2.1臭氧氧化技术对船舶路线频繁水域处理的影响

　　臭氧氧化技术在高级氧化技术中比较具有代表性。臭氧可以和船舶路线频繁水域中的有机物进行反应，臭氧氧化技术的途径有以下两点：1)在催化剂的作用下可以直接与有机物进行反应;2)在一定作用下反应，可以使有机物中不饱和键发生断裂，生成相对分子质量较小的有机酸和有机醛，在一定程度上高效的降解有机物[3]。

　　实验在温度15℃、PH值为7.6的条件下进行，选取等量的水样，通过投入不同量臭氧，观察水质处理效果，测定船舶路线频繁水域氨氮的含量。目前，很多船舶运输领域都采用臭氧氧化技术对船舶路线频繁水域进行处理。实验结果显示，在处理船舶路线频繁水域中，臭氧的投入量与氨氮的含量有很大关系，这是因为臭氧在溶于水时可以直接氧化有机物，将有机物降解为水和二氧化碳[4]。

　　臭氧氧化技术的优点是不会造成二次污染也不会产生污泥。臭氧氧化技术的发生器简单且容易组装，体积小，不会占用太多的空间，容易被控制。然而臭氧氧化技术在船舶路线频繁水域处理中也存在一些问题，由于臭氧的化学性质比较活泼，在空气中的半衰期可以达到16个小时，但是在水中的半衰期只有短短的2个小时，因此为了满足臭氧的需求，需要考虑现场制备。

　　臭氧的溶解度也非常小利用率低，在反应过程中需要过量的臭氧才能达到预期的效果，臭氧发生器在使用时耗能和耗电是非常高的而且效率也比较低，还需要经常更换陶瓷片，这就会导致臭氧氧化技术的操作成本变高。就当前的技术来说，臭氧氧化技术比较适用于浓度低、难降解水的处理[5]，为了使臭氧氧化技术在船舶路线频繁水域处理中被广泛使用，要尽快研发出一套新型的臭氧发生器，同时避免浪费还要提高臭氧的利用效率，从而有效降低船舶运输领域的成本。

　　2.2超声波氧化技术对船舶路线频繁水域处理的影响

　　超声波氧化技术是通过频率为15kHz~1MHz的声波在小范围内给予高温高压条件，产生氧化剂来对船舶路线频繁水域中的有机物进行降解。因此，在温度15℃、PH值为7.6的条件下，选取等量的水样，通过给予不同频率的超声波，观察水质处理效果，测定船舶路线频繁水域中氨氮的含量。实验结果显示，使用高级氧化技术对船舶路线频繁水域中水体的处理比使用基本氧化技术的效果好很多。

　　超声波降解有机物的主要机制是“声空化”，当超声波的频率为15kHz~10MHz时，进入船舶路线频繁水域中，水域中会产生大量气泡，由于超声波的作用，气泡会被激化，甚至会崩溃，当气泡崩溃后，就会在周围形成高温高压等极端环境，温度可达1900~5200K，气压可以达到50~100MPa。

　　3实验结论

　　通过臭氧氧化技术对船舶路线频繁水域处理的影响和超声波氧化技术对船舶路线频繁水域处理的影响2个实验可以得出，在处理船舶路线频繁水域时，采用高级氧化技术可以有效改善水体环境，它可以将船舶路线频繁水域里面的有机污染物有效的分解成无机物，如二氧化碳、水、氮气、氧气、硫酸根离子和磷酸根离子等，避免二次污染的发生，这一氧化技术是其他技术难以达到的;同时，高级氧化技术的反应速度快、时间短，反应的过程随时可以加以控制、没有任何选择性，可以将船舶路线频繁水域里面的有机污染物全部降解为无机物。

　　4结语

　　在船舶路线频繁水域中，对船舶路线频繁的水域保护是当前社会比较重视的问题之一。随着经济的不断发展，海上运输是中国经济发展的主要路径，船舶路线频繁水域污染问题直接威胁了我国水资源体系[6]，本文采用高级氧化技术对船舶路线频繁水域进行处理，将水域中的有机污染物直接矿化或者通过使用催化剂提高污染物的可生化性，从而可以有效的将污染物分解成为无机物。希望本文高级氧化技术在船舶路线频繁水域处理中的应用可以提高我国的生态环境质量，促进我国经济的发展，实现可持续发展。

　　参考文献：

　　[1]李文书,李咏梅,顾国维.高级氧化技术在持久性有机污染物处理中的应用[J].工业水处理,2004,24(11):9-12.

　　[2]郭和民.浅析高级氧化技术及在污水处理中的应用[J].能源与环境,2011(3):80-82.

　　[3]严琼,杨俊.综述高级氧化技术在废水处理中的应用[J].净水技术,2013,32(3):5-7.

　　[4]张艳霞,谢红光,郭文珂.高级氧化技术在水处理中的研究与应用[J].河南科技,2013(11):184-184.

　　[5]李凤娟,宿辉,李小龙,等.高级氧化技术在难降解工业废水处理中的应用研究进展[J].环保科技,2017,23(2):55-57.

　　[6]吴晴,张景志,王凯,等.高级氧化技术在垃圾渗滤液深度处理中的应用[J].水处理技术,2016(10):110-113.

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