高級氧化技術(shù)在船舶路線頻繁水域處理中的應(yīng)用

　　摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，船舶路線頻繁水域的污染越來越嚴(yán)重，為了保護(hù)船舶路線頻繁水域環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高高級氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域的處理效果，因此，提出高級氧化技術(shù)在船舶路線頻繁水域處理中的應(yīng)用。采用臭氧和超聲波2種高級氧化技術(shù)處理船舶路線頻繁水域，通過高級氧化技術(shù)對水域中氨氮含量的實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證高級氧化技術(shù)在船舶路線頻繁水域處理中的重要作用。

　　關(guān)鍵詞：高級氧化,路線頻繁,水域處理,游離基

　　0引言

　　高級氧化技術(shù)是利用具有強(qiáng)氧化性的游離基將有機(jī)污染物降解的技術(shù)[1]，實(shí)質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)中游離基的氧化反應(yīng)，通過使用催化劑或給予一定的溫度條件，在條件允許的情況下還會(huì)與氧化劑結(jié)合，在化學(xué)反應(yīng)過程中，游離基的活性非常強(qiáng)(通常采用烴基游離基，即：-OH)，與船舶路線頻繁水域中的有機(jī)污染物之間發(fā)生取代反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移等都會(huì)使有機(jī)污染物全部被礦質(zhì)化(酸堿中和反應(yīng)屬于高級氧化反應(yīng))。

　　高級氧化技術(shù)的作用機(jī)理是以產(chǎn)生烴基為標(biāo)志，通過不同的途徑和方式產(chǎn)生游離基(-OH)的過程。只要有游離基存在，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，功擊船舶路線頻繁水域里面的有機(jī)污染物，使水域中的有機(jī)污染物分解為水、二氧化碳和其他礦物鹽。高級氧化技術(shù)在反應(yīng)過程中能產(chǎn)生大量的游離基，且產(chǎn)生的游離基非�；顫�，產(chǎn)生的烴基游離基作為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，烴基游離基的產(chǎn)生可以誘發(fā)后面的一系列反應(yīng)[2]。

　　高級氧化技術(shù)的反應(yīng)速率非常大，一般情況下，與有機(jī)物反應(yīng)的速率在106~1010mol/L/s，烴基游離基在參加化學(xué)反應(yīng)過程中，毫無選擇的直接與有機(jī)污染物反應(yīng)，防止二次污染的發(fā)生。高級氧化技術(shù)是一種由物理變化到化學(xué)變化的處理過程，反應(yīng)時(shí)很容易就被控制，它不僅可以單獨(dú)處理，還可以與其他處理過程結(jié)合起來，如果將高級氧化技術(shù)作為生化處理的前后處理，可以有效降低處理的成本。

　　1材料與方法

　　1.1檢測水質(zhì)

　　在船舶路線頻繁水域處理中，實(shí)驗(yàn)用水選擇在船舶航行頻繁的水域取樣。

　　1.2工藝流程

　　將船舶路線頻繁水域的水體通過水泵抽進(jìn)過濾罐，過濾后的水注入高級氧化反應(yīng)器，然后將處理后的水進(jìn)行消毒后裝入取樣瓶，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析。

　　1.3分析方法

　　氨氮是以游離氨或氨根離子的形式存在于水體中，水體的PH值決定兩者的成分，PH值越高游離氨的成分越高，PH值越低，氨根的成分越多。船舶路線頻繁水域中的氨氮來源主要是水域中的有機(jī)物受到高級氧化作用的分解產(chǎn)物。

　　此外，在沒有氧氣存在的環(huán)境中，水域中含有的亞硝酸鹽也可以通過高級氧化作用被還原成氮，而有氧環(huán)境中，水域中的游離氨可以轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽或硝酸鹽，因此，高級氧化技術(shù)可以測定水域中的氨氮含量，含量較高就會(huì)對水域造成污染。高猛酸鹽指數(shù)的測定是在水樣中加入一定量的硫酸，使水樣呈酸性，之后加入高錳酸鉀溶液，將水樣加熱，通過計(jì)算求出高錳酸鉀指數(shù)。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1臭氧氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域處理的影響

　　臭氧氧化技術(shù)在高級氧化技術(shù)中比較具有代表性。臭氧可以和船舶路線頻繁水域中的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，臭氧氧化技術(shù)的途徑有以下兩點(diǎn)：1)在催化劑的作用下可以直接與有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng);2)在一定作用下反應(yīng)，可以使有機(jī)物中不飽和鍵發(fā)生斷裂，生成相對分子質(zhì)量較小的有機(jī)酸和有機(jī)醛，在一定程度上高效的降解有機(jī)物[3]。

　　實(shí)驗(yàn)在溫度15℃、PH值為7.6的條件下進(jìn)行，選取等量的水樣，通過投入不同量臭氧，觀察水質(zhì)處理效果，測定船舶路線頻繁水域氨氮的含量。目前，很多船舶運(yùn)輸領(lǐng)域都采用臭氧氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在處理船舶路線頻繁水域中，臭氧的投入量與氨氮的含量有很大關(guān)系，這是因?yàn)槌粞踉谌苡谒畷r(shí)可以直接氧化有機(jī)物，將有機(jī)物降解為水和二氧化碳[4]。

　　臭氧氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)造成二次污染也不會(huì)產(chǎn)生污泥。臭氧氧化技術(shù)的發(fā)生器簡單且容易組裝，體積小，不會(huì)占用太多的空間，容易被控制。然而臭氧氧化技術(shù)在船舶路線頻繁水域處理中也存在一些問題，由于臭氧的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在空氣中的半衰期可以達(dá)到16個(gè)小時(shí)，但是在水中的半衰期只有短短的2個(gè)小時(shí)，因此為了滿足臭氧的需求，需要考慮現(xiàn)場制備。

　　臭氧的溶解度也非常小利用率低，在反應(yīng)過程中需要過量的臭氧才能達(dá)到預(yù)期的效果，臭氧發(fā)生器在使用時(shí)耗能和耗電是非常高的而且效率也比較低，還需要經(jīng)常更換陶瓷片，這就會(huì)導(dǎo)致臭氧氧化技術(shù)的操作成本變高。就當(dāng)前的技術(shù)來說，臭氧氧化技術(shù)比較適用于濃度低、難降解水的處理[5]，為了使臭氧氧化技術(shù)在船舶路線頻繁水域處理中被廣泛使用，要盡快研發(fā)出一套新型的臭氧發(fā)生器，同時(shí)避免浪費(fèi)還要提高臭氧的利用效率，從而有效降低船舶運(yùn)輸領(lǐng)域的成本。

　　2.2超聲波氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域處理的影響

　　超聲波氧化技術(shù)是通過頻率為15kHz~1MHz的聲波在小范圍內(nèi)給予高溫高壓條件，產(chǎn)生氧化劑來對船舶路線頻繁水域中的有機(jī)物進(jìn)行降解。因此，在溫度15℃、PH值為7.6的條件下，選取等量的水樣，通過給予不同頻率的超聲波，觀察水質(zhì)處理效果，測定船舶路線頻繁水域中氨氮的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用高級氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域中水體的處理比使用基本氧化技術(shù)的效果好很多。

　　超聲波降解有機(jī)物的主要機(jī)制是“聲空化”，當(dāng)超聲波的頻率為15kHz~10MHz時(shí)，進(jìn)入船舶路線頻繁水域中，水域中會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，由于超聲波的作用，氣泡會(huì)被激化，甚至?xí)�崩潰，�?dāng)氣泡崩潰后，就會(huì)在周圍形成高溫高壓等極端環(huán)境，溫度可達(dá)1900~5200K，氣壓可以達(dá)到50~100MPa。

　　3實(shí)驗(yàn)結(jié)論

　　通過臭氧氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域處理的影響和超聲波氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域處理的影響2個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出，在處理船舶路線頻繁水域時(shí)，采用高級氧化技術(shù)可以有效改善水體環(huán)境，它可以將船舶路線頻繁水域里面的有機(jī)污染物有效的分解成無機(jī)物，如二氧化碳、水、氮?dú)�、氧氣、硫酸根離子和磷酸根離子等，避免二次污染的發(fā)生，這一氧化技術(shù)是其他技術(shù)難以達(dá)到的;同時(shí)，高級氧化技術(shù)的反應(yīng)速度快、時(shí)間短，反應(yīng)的過程隨時(shí)可以加以控制、沒有任何選擇性，可以將船舶路線頻繁水域里面的有機(jī)污染物全部降解為無機(jī)物。

　　4結(jié)語

　　在船舶路線頻繁水域中，對船舶路線頻繁的水域保護(hù)是當(dāng)前社會(huì)比較重視的問題之一。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，海上運(yùn)輸是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要路徑，船舶路線頻繁水域污染問題直接威脅了我國水資源體系[6]，本文采用高級氧化技術(shù)對船舶路線頻繁水域進(jìn)行處理，將水域中的有機(jī)污染物直接礦化或者通過使用催化劑提高污染物的可生化性，從而可以有效的將污染物分解成為無機(jī)物。希望本文高級氧化技術(shù)在船舶路線頻繁水域處理中的應(yīng)用可以提高我國的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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