高级氧化技术是处理难降解有机废水的有效方法，其中基于过硫酸盐（PMS/PDS）的技术因其适用pH范围广、自由基寿命长而备受关注。石灰作为一种廉价易得的碱性材料，在该技术中展现出独特的催化价值。
催化机理研究：
- 表面活化机制：石灰表面的Ca-OH基团可作为电子供体，促进过硫酸盐分解产生硫酸根自由基（SO₄•⁻）。实验表明，改性石灰催化剂可使过氧单硫酸盐（PMS）的分解速率提高8-10倍。
- 碱性环境协同效应：石灰维持的pH 9-11环境有利于自由基链式反应进行，同时促进有机污染物的电离，增强其与自由基的反应活性。
- 金属掺杂增强：在石灰中掺杂0.5-1.0%的过渡金属（Co、Fe），形成M-O-Ca活性位点，显著提升电子传导效率，自由基产率提高3-5倍。
材料制备与优化：
- 水热合成法：在150-200℃条件下制备纳米片状石灰材料，比表面积达80-120 m²/g，活性位点密度显著增加。
- 缺陷工程：通过控制煅烧温度（500-700℃）在石灰表面制造氧空位，增强对过硫酸盐的吸附活化能力。
- 复合材料设计：将石灰与石墨烯（3-5%）复合，电子迁移率提升2个数量级，催化剂使用寿命延长至30个循环。
应用性能评估：
在处理含抗生素废水（初始浓度50 mg/L）时，石灰/PMS系统在30分钟内去除率达98.5%，矿化率超过70%。对全氟化合物、内分泌干扰物等新兴污染物也表现出良好的降解效果。系统适应pH范围3-11，在复杂水质条件下保持稳定性能。
技术经济分析：
与传统Fenton工艺相比，石灰基催化氧化技术的药剂成本降低40-50%，污泥产量减少80%。处理每吨废水的综合成本为8-12元，具备显著的经济优势。催化剂可通过简单热再生恢复活性，再生5次后活性保持率>85%。
工程应用案例：
某制药园区废水处理站采用石灰催化氧化技术深度处理生化出水，处理规模5000 m³/d。运行结果表明，出水COD<30 mg/L，特征污染物去除率>99%，年运行费用节约150万元，环境经济效益显著。
技术展望：
未来研究将聚焦于开发太阳能驱动的石灰催化系统，以及智能控制药剂投加的自适应优化系统。该技术为工业废水深度处理提供了经济高效的解决方案，具有广阔的推广应用前景。
