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    什么是高级氧化技术

    文章出处:华康中天    人气:181     发表时间:2020-02-28

    高档氧化技能又称深度氧化技能,其根底在于运用电、光辐照、催化剂,有时还与氧化剂结合,在反响中发作活性好强的自由基(如HO•),再经过自由基与有机化合物之间的加合、替代、电子搬运、断键等,使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质,乃至直接降解成为CO2和H2O,挨近完全矿化现在的高档氧化技能首要包含化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。


    1、化学氧化技能

    化学氧化技能常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂效果下,用化学氧化剂去处理有机废水以进步其可生化性,或直接氧化降解废水中有机物使之安稳化。

    1.1 Fenton 试剂氧化法

    该技能起源于19世纪90年代中期,由法国科学家H. J. Fenton提出,在酸性条件下,H2O2在Fe2+离子的催化效果下可有用的将酒石酸氧化,并运用于苹果酸的氧化。长期以来,人们默许的Fenton首要原理是运用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂,反响发作羟基自由基式为:Fe2++ H2O2 ——Fe3++OH-+•OH, 且反响大都在酸性条件下进行。

    在化学氧化法中,Fenton法在处理一些难降解有机物(如苯酚类、苯胺类)方面显示出必定的优越性。跟着人们对Fenton法研讨的深化,近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引进Fenton法中,使Fenton法的氧化才能大大增强。

    用UV + Fenton法对氯酚混合液进行了处理,在1h内TOC去除率到达83.2%。Fenton法氧化才能强、反响条件温文、设备也较为简略,适用规模比较广,但存在处理费用高、工艺条件杂乱、进程不易操控等缺陷,使得该法尚难被推广运用。

    1.2 臭氧氧化法

    臭氧氧化系统具有较高的氧化复原电位,能够氧化废水中的大部分有机污染物,被广泛运用于工业废水处理中。臭氧能氧化水中许多有机物,但臭氧与有机物的反响是有选择性的,并且不能将有机物完全分化为CO2和H2O,臭氧氧化后的产品往往为羧酸类有机物。且臭氧的化学性质好不安稳,尤其在非纯水中, 氧化分化速率以分钟计。在废水处理中,臭氧氧化一般不作为一个单罕见的处理单元,一般会参加一些强化手法,如光催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。此外,臭氧氧化与其他技能联用也是研讨的要点, 如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

    有文献报导: 将臭氧氧化与活性炭吸附相结合可使废水中的芳烃质量浓度降到0.002μg/L。用臭氧氧化法去除工业循环水中的外表活性剂可有用添加城市污水处理场的净化度、进步排水的水质,于秀娟等人运用臭氧—生物活性炭工艺去除水中的有机微污染物也取得了较好的效果。因为臭氧在水中的溶解度较低,怎么更有用地把臭氧溶于水中已成为该技能研讨的热门。


    2、电化学催化氧化法

    该技能起源于20世纪40年代, 有运用规模广、降解效率高、能量要求简略、利于完结自动化操作,运用办法灵活多样等长处。电化学催化氧化法既可用于难降解废水的前处理办法来进步可生物降解功能,又能够作尴尬降解酚类废水的深度处理技能,在优化的pH值、温度和电流强度条件下,苯酚能够得到简直完全的分化。

    针对高浓度、难降解、有毒有害的含酚废水,传统生物法和物化法现已失去了其优势,化学氧化法又因其贵重的费用阻止了其推广运用,电化学催化氧化法越来越遭到人们的喜爱,但其本身也存在一些问题,如电耗,电好资料多为贵金属,本钱较高及存在阳好腐蚀,辅导其推广运用的微观动力学和热力学研讨尚不完善等。


    3、湿式氧化技能

    湿式氧化,又称湿式焚烧,是处理高浓度有机废水的一种行之有用的办法,其基本原理是在高温高压的条件下通入空气,使废水中的有机污染物被氧化,按处理进程有无催化剂可将其分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化两类。

    3.1 湿式空气氧化法

    较早研制开发湿式空气氧化(Wet Air Oxidation, 简称WAO)法并完结工业化的是美国的Zimpro公司,该公司已将WAO工艺运用于烯烃出产废洗涤液、丙烯腈出产废水及农药出产废水等有毒有害工业废水的处理。WAO技能是在高温(125~320℃)高压(0.5~20MPa)条件下通入空气,使废水中的高分子有机物直接氧化降解为无机物或小分子有机物。

    运用湿式空气氧化技能对乐果出产废水进行预处理,有机磷的去除率高达95%,有机硫的去除率高达90%。Zimpro公司的WAO工艺处理效率高、反响时间短,但因为该技能要求高温高压,所需设备出资较大,工作条件严苛,难于被一般企业承受,因而合作运用催化剂然后下降反响温度和压力或缩短反响停留时间的湿式空气催化氧化法近年来更是遭到广泛的注重与研讨。

    3.2 湿式空气催化氧化法

    湿式空气催化氧化(Catalytic Wet Air Oxidation,简称CWAO) 法是在传统的湿式氧化处理工艺中参加适合的催化剂使氧化反响能在更温文的条件下和更短的时间内完结。然后可下降反响的温度和压力,进步氧化分化才能,加速反响速率,缩短停留时间,也因而可减轻设备腐蚀、下降运转费用。湿式空气催化氧化法的要害问题是高活性易收回的催化剂。CWAO的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3类,按催化剂在系统中存在的方式,又可将湿式空气催化氧化法分为均相湿式催化氧化法和非均相湿式催化氧化法。

    (1)均相湿式催化氧化化法。

    在均相湿式催化氧化法中,因为催化剂(多为金属离子) 是可溶性的过渡金属盐类,这些盐类以离子方式存在于废水中,在离子或分子的水平上经过引发氧化剂的自由基反响并不断地再生而对水中有机物的氧化反响起催化效果。在均相湿式催化氧化法中因为催化剂在分子或离子水平上罕见立起效果,因而分子活性高,使得氧化效果较好。但因为均相湿式催化氧化法中的催化剂是以离子方式存在,较难从废水中收回和再运用,且易构成二次污染。

    (2)非均相湿式催化氧化法。

    非均相湿式催化氧化是向反响系统中参加不溶性的固体催化剂,其催化效果是在催化剂外表进行,催化剂的比外表积的巨细对有机物的降解速率影响很大。因为固体催化剂的组成品种及废水性质的不同,湿式催化氧化的效果也不同。在多相湿式催化氧化法中,因为固体催化剂不溶解,不丢失,活化再生及收回都较简略,因而其运用远景非常宽广。


    4、超临界水氧化技能

    超临界水氧化技能是湿式空气氧化技能的强化和改善,是由美国MODAR公司于1982年开发成功的,其原理是运用超临界水作为介质来氧化分化有机物。它相同是以水为液相主体,以空气中的氧为氧化剂,于高温高压下反响。

    但其改善与进步之处就在于运用水在超临界状态下的性质,水的介电常数削减至近似于有机物与气体,然后使气体和有机物能完全溶于水中,相界面消失,构成均相氧化系统,消除了在湿式氧化进程中存在的相际传质阻力,进步了反响速率,又因为在均相系统中氧化态自由基的罕见立活性更高,氧化程度也随之进步。超临界水是有机物和氧的杰出溶剂,有机物在富氧超临界水中进行均相氧化,其反响速度很快,在400~600℃下,几秒钟就能将有机物的结构损坏,反响完全、完全,使有机碳、氢完全转化为CO2和H2O。

    超临界水氧化技能因为其反响敏捷、氧化完全而越来越遭到人们的重视,怎么经过催化剂来下降反响的温度和压力或缩短反响停留时间是本范畴的一个研讨热门。现在常用的催化剂大多是运用于湿式催化氧化工艺的催化剂,寻觅对超临界水氧化技能具有广谱催化功能的催化剂是该技能推广中的一个难点。


    5、光催化氧化技能

    光催化氧化技能是在光化学氧化技能的根底上开展起来的。光化学氧化技能是在可见光或紫外光效果下使有机污染物氧化降解的反响进程。自然环境中的部分近紫外光(290~400nm )好易被有机污染物吸收,在有活性物质存在时即发作激烈的光化学反响,然后使有机物降解。但因为反响条件所限,光化学氧化降解往往不行完全,易发作多种芳香族有机中间体,成为光化学氧化需求战胜的问题。

    自1976 年Carey 等先先选用TiO2光催化降解联苯和氯代联苯以来,光催化氧化技能的研讨热门就转化到了以TiO2为催化剂的光催化氧化降解有机污染物这一方向上来。

    因为光催化氧化技能设备结构简略、反响条件温文、操作条件简略操控、氧化才能强、无二次污染,加之TiO2化学安稳性高、无毒、价廉,故TiO2光催化氧化技能是一项具有广泛运用远景的新式水处理技能。


    6、超声波氧化法

    声化学的开展使人们越来越重视其在水及废水处理中的运用。超声波氧化(ultrasonic oxidation) 的动力来历是声空化,当满足强度的超声波(15 kHz —20 MHz) 经过水溶液,在声波负压半周期,声压幅值超越液体内部静压,液体中的空化核敏捷胀大;在声波正压半周期,气泡又因好热紧缩而决裂,持续时间约0.1μs。决裂瞬间发作约5000 K和100 MPa的部分高温高压环境,并发作速率为110 m/s 的强冲击微射流。

    超声波氧化选用的设备是磁电式或压电式超声波换能器,经过电磁换能发作超声波。试验室内运用较多的是辐射板式超声波仪、探头式以及NAP反响器等。超声波氧化反响条件温文,一般在常温下进行,对设备要求低,是运用远景宽广的无公害绿色化处理技能。


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