在许多水和废水净化处理应用中，有许多污染物难以单独通过物理、化学或生物方式减少。近年来，人们越来越关注饮用水和水生环境中的药物。农药在从农场流入淡水供应的径流中被捕获。个人护理产品通常会被冲入下水道，进入与它们相关的任何系统。垃圾填埋场渗滤液是一种有毒的混合物，会泄漏到地下水源中。这些污染物属于微污染物类别，因为它们非常小。仅它们的大小就是部分原因，它们很难通过某种方式从水和废水中去除。更有效的去除需要更强大的氧化过程，该过程称为高级氧化过程（AOP）。

  这样的一个过程会产生氢氧化物 (OH –)形式的强氧化剂，但更具体地说，它的中性变体是羟基自由基 (⦁OH)。它的氧化电位是常用消毒剂氯的两倍。羟基自由基是许多高级氧化过程背后的驱动力。臭氧 (O3)、过氧化氢 (H2O2) 和紫外线 (UV) 通常以各种组合使用，以产生足够量的 ⦁OH 以降解有机（和一些无机）污染物。这个过程能够更好的降低这些污染物的浓度，可能从百万分之几百 (ppm) 降低到十亿分之几 (ppb)。

  这些自由基是非选择性的，因此，它们攻击几乎所有的有机材料。在这些污染物被 ⦁OH 自由基分解一次后，它们形成中间体。这些中间体本身与氧化剂反应并矿化成稳定的化合物。

  高级氧化已经存在好几年了。因此，这样的一个过程已经证明了它的有用性，但是，它仍在研究和优化中。

  由于其高氧化电位和非选择性性质，OH 分子在用于处理水和废水的所有氧化剂中具有一些最快的反应速率。与其他传统处理工艺相比，这些快速反应导致保留时间短得多。

  由于 ⦁OH 自由基的氧化能力，高级氧化工艺单元不需要太多的土地面积来处理系统所需的流速。

  氯消毒的问题之一是处理后可能会产生的剧毒副产物 (DPB)。为避免这些副产品，常常要一个额外的脱氯步骤，然后才能对处理过的水进行任何其他操作。⦁OH 分子能结合生成水。最大的问题是溴酸盐的形成和过量的过氧化物，但这些能够最终靠精心设计的高级氧化工艺系统来解决。

  AOP 可以将水中的有机物质转化为稳定的无机化合物，如水、二氧化碳和盐类。

  ⦁OH 的高反应性意味着这些分子会毫无区别地攻击几乎任何有机材料，因此能在一个反应容器中去除许多不同的污染物，包括减少一些重金属。

  特别是在与紫外线消毒一起使用时，AOP 系统的氧化能力使其能够作为水中有几率存在的任何病原体的消毒步骤。

  高级氧化工艺不会通过将污染物转移到另一个阶段来处理水和废水。其他处理过程会产生需要过滤和单独处理的污泥等固体。

  诸如膜之类的处理溶液会导致废物污染物的浓度增加，因为它们只是将清洁水与污染物化合物分开。同时，AOP 直接与污染物发生反应，并将其还原为无害化合物。因此，该过程降低了它们在流出物中的浓度。

  AOP 过程的最大缺点可能是它的成本。最重要的是操作系统所需的能源和化学试剂的运行和维护成本。

  高级氧化工艺有几种不同的变体。需要仔细选择这些变体以有效处理相关水/废水。这样的一个过程也是一个剂量依赖的过程，因此会形成适量的 ⦁OH 分子以达到所需的治疗水平。这种复杂的化学反应可能需要高技能的工程师来正确设计系统。

  使用过氧化氢的高级氧化工艺系统应仔细控制残留的 H2O2，因为它可能对后续处理步骤产生潜在的负面影响。这种残留的过氧化氢可能对身体有害。然而，仔细设计系统能防止过量的残留 H2O2 和任何相关后果。

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