光氧化作用

生物化学名词

光学化氧化是通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的，根据氧化剂的种类不同，分为UV/过氧化氢，UV/臭氧，UV/过氧化氢/臭氧三种系统。

光氧化作用定义

在光的作用下进行的氧化还原化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。1972年Fujishima和Honda发现光照的单晶电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推进了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

分类

直接光氧化降解：有机物分子吸收光能后呈现激发态与周围环境中的物质进行反应。

间接光氧化降解：周围环境存在的物质吸收光能呈激发态，再诱导一系列有机污染物的反应。间接光降解对环境种生物难降解的有机污染物史为重要。

光化学氧化：采用臭气和过氧化氢等作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解。

光催化氧化：有催化剂作用下的光化学氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。

均相光催化：一般在铁离子等催化剂存在下，在水溶液中的光化学反应。

多相光催化：半导体催化剂（）作用下，在水和固体催化剂表面发生的光催化氧化。

光氧化作用原理

通过产生羟基自由基来对有机污染物进行彻底的降解：（1）羟基自由基具有高的氧化电位；（2）羟基自由基具有很高的电负性或亲电性；（3）羟基自由基的加成反应，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度活性的碳氢键，否则，将发生加成反应。

UV/过氧化氢系统

一般认为机理为；生成的过氧化氢自由基对有机物的氧化作用分为三种：

（1）脱氢反应。

UV/过氧化氢系统中发生的这三种反应中，最主要的是脱氢反应。由过氧化氢光降解产生的羟基自由基，与有机物（HRH）发生脱氢反应，反应生成有机自由基。该自由基迅速与溶解氧发生反应，形成有氧化有机化合物；

（2）亲电子加成

羟基自由基对有机物位的电子加成，会导致有机自由基反应。典型描述是酚氯的快速脱氯。

（3）电子转移

有机物RX与羟基自由基反应，使羟基自由基转化为氢氧根离子。

UV/臭氧系统

一般认为UV/臭氧的氧化反应为自由基型，即液相臭氧在光辐射下会产生羟基自由基，与水中的溶解物发生反应，存在两种解释：

影响因素：（1）温度的影响，温度的提高一方面提高了自由基型反应的速率常数，同时因降低臭氧的溶解度而减少了羟基自由基产生，温度对本法去TOC不产生明显的影响。（2）初始pH值的影响，pH值的提高能加快臭氧去除TOC的速率。初始pH值的提高，使臭氧更易于分解产生羟基自由基，这样加快了TOC的去除速率。随着氧化过程的进行，有机碳不断降解为无机碳，在酸性溶液中，这作无机碳以二氧化碳的形式逸出；而在碱性溶液中则以离子的形式继续存在于溶液中，这两种离子都是很强的羟基自由基清除剂，必然降低了本法去TOC的速率。（3）羟基自由基清除剂的影响，碳酸根，碳酸氢根等的存在必然会削弱TOC的去除效果。虽然碳酸根本身也是一种氧化剂，但是它的氧化电位比羟基自由基小，氧化能力不如羟基自由基。

UV/过氧化氢/臭氧

UV/过氧化氢/臭氧能够高速产生羟基自由基。UV/过氧化氢/臭氧过程的商业应用也日益增长，并被当作一种流程颇具竞争力的工艺。在 UV/过氧化氢/臭氧的反应过程屮，羟基自由基的产生机理可归结为以下几个反应方式：

重要应用

高级光化学氧化过程反应条件平和，催化降解能在室温下利用空气中的水蒸气和氧去除污染物。废水处理方面：卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应。

UV/过氧化氢系统还可以用于脱色反应。UV/过氧化氢/臭氧系统在有机物成分复杂的污水处理里有独特的优势，它可以通过多种途径产生自由基。

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