紫外光“照妖鏡”令污染物“粉身碎骨”

高級氧化技術對癥下藥

高級氧化技術是一類利用產生強氧化性的物質（自由基）氧化分解污染物的廢水處理技術，核心原理是在反應過程中產生強氧化性自由基，并將自由基作為一顆顆“子彈”，對廢水中的有機污染物大分子進行“掃射”，并將其一個個“擊碎”，使污染物分子的化學鍵斷裂，從而高效去除環境中難降解的有機物。

可以成為“子彈”的強氧化性自由基多種多樣，其中最常見的要數羥基自由基（·OH）。它的氧化能力遠大于傳統的氧化劑，意味著“擊碎”污染物分子的能力更強，可以高效地將難降解的大分子有機物轉化為易降解的小分子中間產物，甚至可以一步到位，直接將有機污染物分解成無毒無害的二氧化碳和水，在去除石化廢水中難降解有機物方面有著廣闊的應用前景。

紫外光催化技術讓污染物無處遁形

紫外光催化技術是高級氧化技術的一種，它以紫外光為光源，通過結合催化劑或氧化劑實現污染物的降解或去除，具有綠色無二次污染的顯著特點。

紫外光催化技術有兩項降解有機污染物的絕技，第一項絕技是“直接光解作用”，通過紫外光本身自帶的“攻擊力”，讓有機污染物吸收相應波段的紫外光后與廢水中的某些成分發生反應，從而促使污染物直接分解。第二項絕技是“間接光解作用”，也就是催化劑或者氧化劑在吸收紫外光輻照后，批量產生羥基自由基“子彈”，再利用自由基的強氧化性對廢水中污染物展開攻擊，進行間接氧化。

一邊是直接光解的“化骨綿掌”，一邊是間接光解的“隔山打牛”，紫外光催化技術雙管齊下，很快就可以讓廢水中的有機污染物“粉身碎骨”。雖然紫外光催化技術的相關研究已經開展了數十年，并且已經在飲用水殺菌消毒領域得到一定推廣，但在工業廢水處理領域，由于廢水的水質復雜，導致紫外光催化技術在國內外遲遲未能實現廣泛應用。

為解決這一問題，在中國石化科技部、化工事業部等部門的超前布局下，石科院依托第25研究室快速組建創新研發團隊。經過數年不懈探索，科研人員最終通過光源改進、反應器優化及催化劑設計等方式，實現了紫外光催化技術在石化廢水處理領域的突破，申請國家發明專利11件，項目獲得國家自然基金、中國科協青年人才托舉工程及中國石化優秀青年創新基金的支持。

石科院紫外光催化高級氧化技術一經面世便廣受關注，目前已在中國石化旗下的燕山石化、長嶺煉化、安慶石化、寧夏能化等多家企業開展了工業側線試驗，對燕山石化開放水體、長嶺煉化焦化廢水、安慶石化腈綸廢水、寧夏能化高鹽水等均見到良好的處理效果。在安慶石化的腈綸紡絲廢水處理研究過程中，甚至可以實現處理后污水源頭回用，為企業帶來直接的經濟效益和節水效益，目前正在安慶石化建設40立方米/小時的工業示范裝置。

技術攻關

如果石化企業不能有效去除石化廢水中的污染物，排放后勢必會對我國的生態環境造成威脅。為此，國家接連頒布了一系列污染物排放標準，對石化廢水的外排水質提出了嚴格要求。為守護我國的綠水青山，中國石化在嚴格遵守國家法規的前提下更進一步，針對旗下長江、黃河流域企業提出了《中國石化2021~2023年環保提升方案》，對其向外排放的水質作出了更為嚴苛的要求。

最大難題是行業中現有技術難以滿足企業的綠色環保需求。目前，石化廢水處理多采用一級物化、二級生化的傳統污水處理工藝，采用隔油、氣浮、絮凝沉淀、生化處理單元等常規處理流程。但面對成分更加復雜、掣肘因素更多的石化廢水，傳統工藝已左支右絀。研發更加高效、綠色的石化廢水處理技術迫在眉睫。

知識鏈接

石化廢水為何難處理？

隨著我國經濟高速發展和工業化加快推進，生態環境保護已成為石化行業發展的核心議題。石化行業的生產特點決定了其必然是產生廢水的大戶，而石化廢水更是讓煉化企業頭疼的老大難問題，廢水處理的三只“攔路虎”讓石化廢水成了行業污染治理公認的難啃“硬骨頭”。

缺乏針對性處理手段：石化廢水是石油化工工業在生產各類石油產品和有機化工材料過程中產生的廢水，含有大量的以烴類及其衍生物為主要成分的有機污染物，采用傳統的污水處理方法收效甚微。

生化單元處處碰壁：石化廢水中含有的多環芳烴、雜環化合物、重金屬等污染物還會對石化廢水處理過程中的重要環節——生化處理單元產生抑制作用，導致廢水處理“光吃藥，不見效”。

污水量、質變幻莫測：石油化工生產涉及數千種原料、產品及中間產品，導致石化廢水中污染物的種類、數量時常發生巨大變化，加之石化行業生產工藝普遍復雜，其中有些工藝過程的廢水是連續排放，有些則是間歇排放，再加上裝置開工、檢修造成的影響，使石化廢水量經常在短時間內產生巨大的波動。近些年，我國加工原油劣質化、石油化工生產規模大型化趨勢更是加劇了這一現象。