浅谈活化过硫酸盐在工业废水处理中的应用

罗靖琳，许文骏张嘉惠林源山

（1.生态环境部华南环境科学研究所，广州 510535；2.广州华科环保工程有限公司，广州 510655）

近年来，基于活化过硫酸盐的新型高级氧化技术，由于其相对于传统过氧化氢氧化、高锰酸盐氧化、臭氧氧化等技术具有低成本、稳定性强、氧化效率高等优点，越来越受到科研人员的关注[1]，常被应用于研究有机废水、重金属废水处理，也可用于废水消毒处理。更有研究指出，通过活化过硫酸盐，能产生与羟基自由基（OH·）氧化还原电位相近、较羟基自由基（OH·）稳定、并能去除废水中的氨氮的高氧化还原电位硫酸根自由基（SO4-·）[2]，具有替代传统羟基自由基（OH·）高级氧化技术的良好应用前景。

1 活化过硫酸盐技术

活化过硫酸盐技术可分为均相体系活化、非均相体系活化（非均相催化剂活化）两大类[3]。其中，均相体系活化主要包括热活化[4-5]、紫外活化[6-7]、电化学活化[8]、过渡金属离子活化[9]，非均相体系活化主要通过非均相催化剂（如活性炭[10]、氮掺杂碳纳米管[11]）对过硫酸盐进行活化。活化过硫酸盐体系能产生硫酸根自由基（SO4-·，E0=2.5～3.1V）和羟基自由基（OH·，E0=2.8V），对废水中的污染物进行强氧化处理。相对于传统羟基自由基（OH·）强氧化技术，硫酸根自由基（SO4-·）更稳定、半衰期更长（SO4-·半衰期40 μs，OH·半衰期＜1 μs），能适应较复杂的环境，具有良好的应用前景[1]，具体内容详见表1。

表1 活化过硫酸盐技术分类

2 活化过硫酸盐在工业废水处理中的应用

2.1 有机废水处理

通过活化技术提高过硫酸盐的氧化性能，在有机废水处理中拥有十分广泛的应用前景，目前科研工作者对活化过硫酸盐技术的研究也多用于有机废水处理中，有资料表明通过活化技术处理的过硫酸盐对相应有机废水具有良好的脱色、降解能力[12]。

在纺织废水脱色处理研究中，FO Kehinde等[4]发现热活化过硫酸盐具有良好的脱色处理能力：在60 ℃活化温度下，热活化过硫酸盐可使纺织废水脱色99%；在25 ℃环境温度下，热活化过硫酸盐也可使纺织废水脱色82.2%。而王炳煌等[12]利用废铁屑活化过硫酸盐，用于降解0.5 m活性黑5（RB5）偶氮染料废水，在pH=6的条件下，180 min去除率可达96.97%。

对于难降解工业有机废水，J Deng等[9]利用零价铁活化过硫酸盐来降解水中的乙酰氨基酚（APAP），发现当零价铁/过硫酸盐摩尔比为1：1时，其对APAP（0.066 mm）的降解能力最强，可达93.19%。何芳等[13]通过电絮凝协同过硫酸盐对经氢氧化钠和氧化钙预处理的含甲醛有机废水进行深度处理，COD的去除率可达86.4%，得到了较好的处理效果。

2.2 重金属废水处理

在重金属络合物废水处理中，常采用高级化学氧化体系进行破络反应处理。在过去，高级化学氧化常被指基于羟基自由基（OH·）的强氧化性能对污染物进行破坏，从而达到处理污染物的目的[14]。但由于羟基自由基（OH·）在水体中存在的时间较短且易被灭活，具有更强稳定性能的活化过硫酸盐高级氧化技术越来越受到重视[15]。张昊楠等[16]利用FexOy@ GAC活化过硫酸盐，在初始pH值为3.0、沉淀pH值为9.0的条件下，对低浓度络合铜废水处理率可达98.6%，铜浓度可从13.6 mg/L降低至0.18 mg/L，达到污水综合排放一级标准。李诺[17]利用铁材料活化过硫酸盐，通过硫酸根自由基（SO4-·）和羟基自由基（OH·）的强氧化作用，将水中的一价铊氧化为三价铊，并且在碱性条件下能有效提高铊的沉淀性能。

2.3 船载压载水消毒处理

活化过硫酸盐也可应用于水体消毒处理。Samyoung Ahn等[18]利用零价铁活化过硫酸盐，研究其对硅藻（拟菱形藻）、绿藻（杜氏藻）两种海洋浮游植物的灭活效果，发现投加4 mm活化过硫酸盐能在5天内灭活拟菱形藻，并能在7天内灭活杜氏藻。此法可用于处理船载压载水，减少有毒有害类群的非本地水生生物扩散的可能性。

3 结论

通过均相体系、非均相体系活化过硫酸盐，产生硫酸根自由基（SO4-·）和羟基自由基（OH·），对工业废水中的污染物进行强氧化处理。既可用于有机废水、重金属废水处理，也用于废水消毒处理。相对于传统强氧化技术，活化过硫酸盐技术具有低成本、稳定性强、氧化效率高等优点，在工业废水处理中具有良好的应用前景。