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催化氧化法的种类很多，最常用的是过氧化氢氧化法。
过氧化氢在氧化消毒试剂中具有特殊的地位，因为它除了强的氧化作用外也具有还原性，而且在水溶液中形成过氧羟基可是许多污染物迅速水解。过氧化氢可用于有毒废弃物的氧化破坏、废水的消毒、除味，可以满意地解决许多废液问题。H2O2的特点是在较宽的pH值范围内具有高的反应活性，不产生有毒的反应产物，另外它比其它氧化剂稳定的多。
过氧化氢与亚铁离子结合形成的Fenton试剂，具有极强的氧化能力，对于许多种类的有机物都是一种有效的氧化剂。开发Fenton试剂在工业废水处理中的应用，国内外已进行了广泛的研究。Fenton试剂特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。
Fenton试剂之所以具有非常强的氧化能力，是由于过氧化氢在催化剂铁等存在时，能生成氢氧自由基（·OH）。氢氧自由基比其他一些常用的氧化剂具有更高的氧化电极电位，因此·OH是一种很强的氧化剂，另外氢氧自由基具有很高的电负性或亲电子性，其电子亲和能力为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点，这就决定了·OH的进攻具有一定的选择性。
化工行业的生产废水性质复杂，普遍具有“三高一差”的特点，即COD高，含盐量高，色度高，可生化性差。许多废水具有较强的毒性，是典型的有毒性难降解有机废水。由于其对微生物具有高毒性，所以难以采用传统的生物处理技术，其它如Fenton试剂、光化学催化氧化等方法，对废水的COD有一定的处理效果，但也由于经济和技术原因，难以达到工业应用的水平。因此急需寻找一条处理的新途径。
二氧化氯催化氧化法是近年来发展起来的水处理高级氧化技术之一，它是在化学氧化法的基础上改进、发展起来的，并逐渐成为研究的一个热点。常用的氧化剂有O3、H2O2、NaClO3及ClO2等，其中，二氧化氯是一种新型高效氧化剂。
二氧化氯催化氧化的原理就是在表面催化剂存在的条件下，利用强氧化剂——二氧化氯在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物，或直接将有机污染物氧化成二氧化碳和水，或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高废水的可生化性，能较好的去除有机污染物。在降解COD的过程中，打断有机分子中的双键发色团，如偶氮基，硝基，硫化羟基，碳亚氨基等，达到脱色的目的，同时有效地提高BOD/COD值，使之易与生化降解。这样，二氧化氯催化氧化反应在高浓度，高毒性，高含盐量废水中充当常规物化预处理和生化处理之间的桥梁。
本反应的核心为三相催化氧化。这三相分别是：由风机送入塔内的压缩空气(气相)，药剂发生器产生的高效氧化剂（液相），和固定在载体上的催化剂（固相），其中催化剂为复合型贵金属化合物，正是该催化剂的作用，使空气中的氧气也作为氧化剂参与反应，从而减少了液相氧化剂的耗量，降低了处理成本，提高了处理效率，又能使反应速度大大加快，缩短了废水在塔内的停留时间。废水经预处理除去水中杂物后，进入催化氧化塔，水中有机污染物在催化剂的作用下被氧化剂分解，苯环，杂环类有机物被开环，断链，大分子变成小分子，小分子再进一步被氧化为二氧化碳和水，从而使废水中的COD值大幅度降低，色泽基本褪尽，同时提高了BOD/COD的比值，降低了废水的毒性，提高了废水的可生化性，为后续生化处理创造条件，使废水处理后达标排放。
此反应的适用范围: 1 含芳香族类化工废水；2 染料类化工废水；3 农药、医药、兽药类化工废水；4 含氟、氰类化工废水；5 焦化废水
特点：
投资省，效果好，工艺流程短，操作简便易行，常温常压，可间断运行也可连续运行。无沉渣沉泥产生，对环境无二次污染。
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