PDS（過(guò)硫酸鹽）綠色高級(jí)氧化污水處理技術(shù)主要用化工、制藥、石化、印染、焦化、新材料等企業(yè)高難度污水處理。相比芬頓與鐵炭微電解相比具有COD去除率高、運(yùn)行成本低、不投加酸堿、不產(chǎn)生二次危廢等明顯優(yōu)勢(shì)。

PDS（過(guò)硫酸鹽）綠色高級(jí)氧化污水處理技術(shù)反應(yīng)速度快、適用范圍廣、去除能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

一、過(guò)硫酸鹽氧化原理

1、過(guò)硫酸鹽氧化機(jī)理

過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)是通過(guò)采用各種活化策略激活過(guò)硫酸鹽實(shí)現(xiàn)過(guò)氧鍵（O-O）的斷裂產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化性的·SO4-、·OH、·O2-及非自由基O2-來(lái)實(shí)現(xiàn)污染物高效降解的新型氧化技術(shù)。這些活性自由基在去除水中有機(jī)污染物時(shí)能將有機(jī)物徹底礦化為CO2、H2O和無(wú)機(jī)離子。

與傳統(tǒng)激活H2O2產(chǎn)生·OH的氧化技術(shù)相比，基于·SO4-的高級(jí)氧化技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）·SO4-（2.6-3.1eV）的氧化還原電位比·OH（1.9-2.7eV）更高，其氧化能力更強(qiáng)；

（2）·SO4-（-30-40us）具有比·OH（10-3us）更長(zhǎng)的壽命；

（3）·SO4-具有更寬泛的pH適用范圍；

（4）·SO4-更具選擇性以及高效性，對(duì)有機(jī)物更好的礦化效果。

因此，過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)更有利于難降解有機(jī)物的污水

過(guò)硫酸鹽包括過(guò)一硫酸鹽（PMS，HSO5-）以及過(guò)二硫酸鹽（PDS，S2O82-），PMS由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，相較于PS更容易被活化。二者在常溫下結(jié)構(gòu)都非常穩(wěn)定，且都含有O-O鍵。·SO4-就是通過(guò)能量和電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)在PDS或PMS分子中切割O-O鍵而原位產(chǎn)生的。通過(guò)O-O鍵斷裂，PDS分子可以轉(zhuǎn)化為兩個(gè)·SO4-，而PMS分子可以變成一個(gè)·SO4-和一個(gè)·OH。

過(guò)硫酸鹽的結(jié)構(gòu)式：

和其他氧化劑自身的特征相比，過(guò)硫酸鹽類(lèi)氧化劑的存儲(chǔ)條件低、成本低廉，而且其氧化過(guò)程操作便捷及使用的安全性高。

過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)可作為傳統(tǒng)芬頓技術(shù)的替代，以降解水中有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物。SO4·-的半衰期為30至40μs，⋅OH的半衰期為10-3μs，SO4⋅-比⋅OH具有更高的氧化還原電位，可以降解大多數(shù)有機(jī)物。

2、光活化基本原理

光活化過(guò)硫酸鹽氧化原理主要涉及光生空穴對(duì)過(guò)硫酸鹽的活化作用。在光照下，過(guò)硫酸鹽吸收光子能量，形成激發(fā)態(tài)的過(guò)硫酸根離子。這些激發(fā)態(tài)的過(guò)硫酸根離子隨后通過(guò)一系列反應(yīng)，產(chǎn)生高活性的硫酸根自由基（SO4-·）。這些自由基具有極強(qiáng)的氧化能力，可以進(jìn)一步參與氧化反應(yīng)，如氧化有機(jī)物質(zhì)。

過(guò)硫酸鹽分子在光照下吸收光子能量，形成激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)的過(guò)硫酸根離子與溶液中的其他物質(zhì)（如水分子或氫氧根離子）發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸根自由基和其他中間產(chǎn)物。這些自由基和中間產(chǎn)物進(jìn)一步與有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，將其分解為低毒性或無(wú)毒性的小分子物質(zhì)。

紫外光照射g-C3N4光催化劑活化過(guò)硫酸鹽，使過(guò)硫酸鹽的過(guò)氧鍵發(fā)生均裂，產(chǎn)生兩分子的硫酸根自由基。

反應(yīng)如式：S2O82-+UV→2SO4⋅-

3、復(fù)合氮化碳催化劑

復(fù)合氮化碳劑是不含金屬的C3N5作為PMS/PDS活化的“綠色”復(fù)合催化劑。由于更高的可見(jiàn)光利用效率、更長(zhǎng)的光生載流子壽命和更強(qiáng)的PMS吸附，它在可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的PMS/PDS活化中比目前流行的g-C3N4更活躍。h+、·O2-、SO4·-、1O2和·OH物質(zhì)讓有機(jī)物快速降解。

復(fù)合氮化碳劑是一種典型的非金屬聚合物半導(dǎo)體石墨相氮化碳（g-C3N4）因含有六邊形結(jié)構(gòu)的C、N原子環(huán)。體系的催化反應(yīng)提供更多的反應(yīng)活性位點(diǎn)，具有相對(duì)優(yōu)異的穩(wěn)定性。氮化碳還具有良好光電性能和抗氧化性能。氮化碳對(duì)紫外光和波長(zhǎng)小于475nm的可見(jiàn)光均具有良好的吸收效果，同時(shí)由于其自身較低的帶隙能E0=-2.7eV。過(guò)硫酸鹽并不能直接被可見(jiàn)光激活，在體系中引入氮化碳，其能直接將光能量轉(zhuǎn)化為光生電子和空穴，促進(jìn)PS的催化活化產(chǎn)生硫酸根自由基。在過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化工藝引入可見(jiàn)光，提高了光的利用效率，也提高了過(guò)硫酸鹽的催化轉(zhuǎn)化率，已經(jīng)激發(fā)了的氮化碳導(dǎo)帶中的電子不僅可以激活體系中的氧分子生成∙O2-，過(guò)硫酸鹽也可以作為電子受體接受氮化碳表面生成的電子，促進(jìn)光生電子–空穴對(duì)的分離，復(fù)合氮化碳催化劑是可見(jiàn)光活化過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)重要載體。

二、過(guò)硫酸鹽（PDS）高級(jí)氧化技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)芬頓技術(shù)比，PDS的優(yōu)勢(shì)如下：

1、高效氧化能力：PDS高級(jí)氧化技術(shù)通過(guò)產(chǎn)生高活性的自由基，如過(guò)硫酸根自由基、羥基自由基等，這些自由基具有極強(qiáng)的氧化能力，能夠迅速與廢水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，將其分解為低毒性或無(wú)毒性的小分子物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的有效去除。

2、廣泛適用性：PDS高級(jí)氧化技術(shù)不受廢水pH值范圍的限制，可以在較寬的pH范圍內(nèi)有效工作。這使得該技術(shù)能夠適應(yīng)不同種類(lèi)的廢水處理需求，包括酸性、中性和堿性廢水。

3、處理效率高：相較于傳統(tǒng)的廢水處理方法，PDS高級(jí)氧化技術(shù)的反應(yīng)速度更快。這意味著廢水處理過(guò)程中所需的時(shí)間更短，提高了處理效率，氧化能力強(qiáng)，去除率在30~50%，最高達(dá)60%。

4、運(yùn)行成本低，噸水運(yùn)行成本僅是傳統(tǒng)的芬頓處理成本的20-50%。

5、操作簡(jiǎn)便：PDS高級(jí)氧化技術(shù)的反應(yīng)條件相對(duì)溫和，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制。這使得該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的可行性和可靠性。

6、環(huán)境友好：PDS高級(jí)氧化技術(shù)所使用的氧化劑通常不會(huì)引入新的污染物或產(chǎn)生二次污染。同時(shí)，處理過(guò)程中不產(chǎn)生鐵泥等危險(xiǎn)廢物。

三、過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：

過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)處理效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的芬頓技術(shù)。以下是部分行業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

綜上所述，PDS綠色高級(jí)氧化污水處理技術(shù)在化工、石化、農(nóng)藥、制藥、新材料等高難度廢水治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。不僅可以有效地降解廢水中的有機(jī)污染物，還可以降低運(yùn)行成本，減少對(duì)環(huán)境的影響，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。（來(lái)源：河南海天環(huán)境科技有限公司）