综述：从废水中去除可吸附有机卤化物：先进化学和电化学工艺的综述

《Environmental Progress & Sustainable Energy》：Removal of adsorbable organic halides from wastewater: A review of advanced chemical and electrochemical processes

为克服传统技术去除吸附性有机卤素（AOX）的局限性，本文系统综述了Fenton、光Fenton、光催化耦合生物系统及还原过程对AOX的去除效果。结果显示Fenton和光Fenton去除率达98%和95%，但存在化学药剂消耗大、污泥处理难的问题；光催化耦合生物处理效率达95%，但反应时间长；还原过程去除率75%但耗时久。现有研究多基于实验室小规模测试，缺乏实际应用验证，且需关注副产物毒性。

　　### 高效去除废水中的有机卤化物（AOX）技术研究综述

随着工业化进程的加快，有机卤化物（Adsorbable Organic Halides, AOX）在水体中的污染问题日益严重。这类污染物因其高度稳定性，难以通过传统的生物处理技术有效降解，且对生态环境和人类健康具有潜在危害。例如，某些AOX化合物可能在生物体内积累，导致慢性中毒、器官损伤、内分泌紊乱等问题。因此，开发新的高效处理技术成为当前研究的重要方向。本文系统综述了最新的化学和电化学技术在AOX去除中的应用，探讨了这些技术的优势、局限性及未来研究的方向。

### AOX的来源与危害

AOX广泛存在于工业和生活废水中，其中造纸行业是其主要来源之一。在造纸过程中，特别是在漂白阶段，氯基化合物与木质素发生反应，生成各种有机卤化物。尽管近年来采用无氯或全氯工艺，但部分过程中仍会生成少量AOX。此外，某些农药、染料和医药工业也可能成为AOX的来源。例如，DDT（二氯二苯三氯乙烷）是一种具有高度持久性的化合物，即使在被禁止多年后，仍能在环境和人体中检测到其残留。研究表明，DDT在某些地区的水体中仍存在较高浓度，可能对人类健康构成威胁。

### 传统处理技术的局限性

目前，最常见的AOX去除方法是活性炭吸附和离子交换树脂。这些技术虽然能够达到较高的去除效率（最高可达99%），但存在明显的缺点。首先，吸附技术不具备选择性，容易与其他污染物竞争，影响去除效果。其次，吸附仅将AOX从液相转移到固相，并未彻底降解这些化合物。最后，吸附材料的高成本和再生过程的环境影响，限制了其大规模应用的可行性。因此，寻找更加高效、环保的处理技术成为当前研究的重点。

### 化学与电化学技术的进展

近年来，先进的氧化和还原技术在AOX去除方面展现出巨大潜力。其中，Fenton和光Fenton反应因其能够产生高活性的羟基自由基（OH·），在降解有机卤化物方面表现出色。在某些实验中，Fenton和光Fenton的AOX矿化率分别达到98%和95%。这些技术通过化学氧化过程将有机卤化物分解为无害的无机物，如CO?、HCl等。此外，光催化与生物系统结合的处理技术也取得了一定进展，能够实现高达95%的AOX去除效率。这种技术利用光催化剂（如TiO?）在紫外光照射下产生电子-空穴对，从而促进氧化反应，同时结合微生物的降解能力，提高整体处理效果。

### Fenton与光Fenton技术的优缺点

Fenton反应通过Fe2?与H?O?的相互作用产生羟基自由基，具有强大的氧化能力。然而，该过程通常需要在酸性条件下进行，并且会产生大量化学污泥，增加处理成本。相比之下，光Fenton技术通过引入紫外光，能够有效降低Fe2?的使用量，减少污泥生成。此外，光Fenton的反应效率较高，能够实现更高的AOX矿化率。尽管如此，这些技术在实际应用中仍面临挑战，尤其是在大规模处理时的能耗问题。因此，优化反应条件、开发新型催化剂以及探索替代能源来源，成为未来研究的重要方向。

### 光催化与生物处理的结合

光催化技术通常依赖于金属氧化物（如TiO?）在紫外光下的作用，通过电子跃迁产生高活性自由基，从而氧化有机卤化物。然而，单独使用光催化技术在实际应用中面临效率低、反应时间长等问题。为了解决这些问题，研究者尝试将光催化与生物处理相结合，以提高整体去除效果。例如，SEL9和SEL10的研究显示，结合光催化和微生物降解技术能够实现更高的AOX去除率。这些研究还指出，使用可见光替代紫外光可以进一步降低能耗，提高处理效率。不过，由于相关研究较少，目前尚无法确定该技术在实际废水处理中的可行性和经济性。

### 还原技术的应用与挑战

还原技术通过产生还原性自由基（如e?q?）实现有机卤化物的去除，尤其适用于处理含盐量较高的废水。在某些实验中，还原技术能够实现高达75%的AOX去除率。然而，该技术的一个主要缺点是反应时间较长，通常需要几天时间才能去除一半的AOX。此外，还原技术在实际应用中仍缺乏成熟的技术体系和大规模案例，因此其推广仍面临较大困难。研究者建议进一步探索新型还原材料（如纳米零价铁）以及结合生物处理的还原系统，以提高处理效率和减少反应时间。

### 当前研究的不足与未来方向

尽管上述技术在实验室条件下表现出良好的去除效果，但大多数研究仍局限于小规模实验，未能充分验证其在实际废水处理中的应用潜力。此外，不同技术在处理不同类型的废水（如市政废水、医院废水等）方面的适用性尚未得到充分研究。因此，未来的研究应更加关注实际废水的处理效果，同时探索更高效的催化剂和处理条件。此外，还需关注处理过程中可能产生的有毒副产物，以确保处理后的水质安全。

### 结论

本文系统回顾了当前先进的化学和电化学技术在去除有机卤化物方面的应用现状，发现Fenton和光Fenton技术在实验室和工业应用中表现出较高的效率和可行性，而光催化与生物处理结合以及还原技术仍处于初步研究阶段。未来的研究应更加注重实际废水的处理效果，优化反应条件，开发更高效的催化剂，并探索减少副产物生成的处理策略。这些技术的进一步发展将有助于提高废水处理的效率和安全性，减少对环境和人类健康的潜在威胁。