FENTON的工艺
Fenton试剂是过氧化氢和铁催化剂的溶液，可用于氧化污染物或废水。Fenton试剂可用于破坏三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)等有机化合物。
铁(II)被过氧化氢氧化为铁(III)，且在此过程中形成羟基自由基和氢氧离子。然后，铁(III)被另一个过氧化氢分子还原回铁(II)，且形成氢过氧自由基和质子。净效应指的是过氧化氢歧化后产生两种不同的氧自由基，水（H+ + OH-）作为其副产物。
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OH–
Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HOO• + H+
然后，由这一过程产生的自由基参与二次反应。例如，羟基是一种强效的非选择性氧化剂。利用Fenton试剂氧化有机化合物是快速且产热的，并且会导致污染物主要氧化为二氧化碳和水。
臭氧氧化
臭氧是一种高氧化剂，可以与有机基质发生反应，可通过缓慢而选择性的反应或通过快速而非选择性的自由基反应产生羟基自由基。 研究证明，臭氧在水溶液中会分解形成羟基自由基，特别是由自由基引发时。
这种路径可通过不同的方式引发，由超氧化氢、甲酸根、二价铁离子、腐殖质引发或主要由氢氧根引发。这就是为什么臭氧化在碱性介质中更有效率的原因，在pH值9左右状态最佳。通过臭氧化，复杂的有机物转化为醛类、酮类或羧酸，这些都是易于生物降解的化合物。此外，臭氧化也可与其他常规办法或高级氧化法结合使用。
但是，从操作的角度来看，气液臭氧传质有其局限性。因此，该工艺需要高效的反应器设计，以便将臭氧传质系数最大化，增加接触界面的面积。此外，用大气泡柱延长在反应器中的停留时间或通过将压力增加到几个大气压来增加臭氧的溶解度也可能有效。
在臭氧化系统中加入过氧化氢，可通过二次反应提高该工艺的氧化能力。过氧化氢通过电子转移引发臭氧分解。
O3 + H2O2 → HO• + O2 + HO2•.
该工艺成本高昂但速度较快，可处理pH值在7到80之间的浓度(ppb)03/H2O2极低的有机污染物；臭氧/过氧化氢的最佳摩尔比为2:1。这种处理的主要应用领域之一为农药的降解。此外，由于它能分解三卤甲烷或相关化合物，因此对先前用氯处理过的水进行后处理也是有效的。
光化学氧化法
当臭氧与紫外线辐射相结合时，会发生以下几个过程。水中臭氧的辐射导致定量生成过氧化氢：过氧化氢通过紫外线辐射进行光分解，每个过氧化氢分子产生两个羟基自由基；此外。，该试剂还能与臭氧发生反应：
过氧化氢也是一样，臭氧与羟基自由基反应形成超氧自由基：
由于臭氧的吸收系数高于过氧化氢，因此该组合高级氧化工艺可用于处理具有高紫外线吸收背景的水。由于可以使用紫外线-B光(波长280-315)，因此效率高于Oz或直接紫外线。不能使用石英反应器。
当使用紫外线-C照射时，臭氧光解产生额外的羟基自由基以及其他氧化剂，随后效率提高。
高级氧化工艺(AOPS)
在广义上，高级氧化工艺是指通过与羟基自由基(OH)的氧化反应去除水和废水中的有机（有时是无机）物质的系列化学处理程序。在使用臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)和/或紫外光的化学过程中。其中一种工艺被称为原位化学氧化。
高级氧化工艺依赖于原位产生高活性羟基自由基(OH)。这些活性物质是可以应用于水中的最强的氧化剂，几乎可以氧化水基质中的任何化合物。因此，羟基自由基一旦形成就会发生非选择性反应，污染物将迅速有效地破碎并转化为小的无机分子。羟基自由基是在一种或多种初级氧化剂（如臭氧、过氧化氢、氧气）和/或能源（如紫外光）或催化剂（如二氧化钛）的帮助下产生的。
高级氧化工艺程序特别适用于处理废水中的生物毒性或不可降解物质，如芳香剂、杀虫剂、石油成分等。此外，高级氧化工艺还可用于处理二级处理废水的流出物，该工艺被称为三级处理。污染物在很大程度上会转化为稳定的无机化合物，如水、二氧化碳和盐，即发生了矿化作用。
一般来说，高级氧化工艺中的化学反应基本上可分为三个部分：
形成羟基自由基
羟基自由基对目标分子进行初始攻击，然后分解成碎片。
羟基自由基进行后续攻击，直到最后发生矿化作用。
臭氧化、紫外线/过氧化氢和光催化氧化取决于不同的羟基自由基生成机制：
紫外线/过氧化氢：
H202 + UV → 2-OH
基于臭氧的均质接收区：
O3 + HO – HO2 + O2
O3 + HO2 → HO2: + 03
03: + H+ – HO3.
H03.→ OH + O2
利用二氧化钛进行光催化氧化
TiO2 + UV + e +h+
Ti(IV) + H2O = Ti(IV)-H20
Ti(IV)-H20 +h+ = Ti(IV)–OH + H+
优点
- 可以有效去除水相中的有机化合物，而不是收集污染物或将污染物转移到另一相。
- 由于 OH 具有显着的反应活性，它与几乎所有含水污染物的反应几乎没有区别。 因此，AOP 可能适用于许多（如果不是全部）预计同时去除多种有机污染物的场景。
- 一些重金属也可以以沉淀的 M(OH)x 形式去除。
- 一些AOP设计还可以实现消毒，使AOP成为一些水质问题的综合解决方案。
- OH的完全还原产物是H2O，因此AOP理论上不会向水中引入新的有害物质。
缺点
- 最值得注意的是，AOP 的成本太高，因为大多数 AOP 系统需要持续输入昂贵的化学试剂来维持运行。
- 某些技术需要对废水进行预处理以确保性能可靠，这可能成本高昂且技术要求较高。确实如此。 例如，碳酸氢根离子 (HCO3-) 的存在可以显着降低·OH 的浓度，因为清除过程会与 H2O 产生反应活性低得多的物质 .CO3-。 因此，必须从系统中清除碳酸氢盐，否则 AOP 将受到损害。
- 考虑到潜在成本，AOP 可能无法单独处理大量废水。 相反，应在通过初级和二级处理去除大部分污染物后的最后阶段引入 AOP。