高级氧化技术方法 你知道几种

2016-12-23

高级氧化技术方法 你知道几种 北极星节能环保网 来源:水博网 2016/11/28 13:52:59 我要投稿 所属行业:水处理 关键词高级氧化技术 芬顿法 臭氧氧化法 北极星节能环保网讯:高级氧化技术又称深度氧化技术其基础在于运用电、光辐照、催化剂有时还与氧化剂结合在反应中产生活性极强的自由基(如HO•)再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、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甚至直接降解成为CO2和H2O接近完全矿化目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、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 化学氧化技术 化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂作用下用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。 1.1 Fenton 试剂氧化法 该技术起源于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+离子的催化作用下可有效的将酒石酸氧化2并应用于苹果酸的氧化。长期以来人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂反应产生羟基自由基式为:Fe2++ H2O2——Fe3++OH-+•OH且反应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)方面显示出一定的优越性。随着人们对Fenton法研究的深入近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中使Fenton法的氧化能力大大增强。 郁志勇3等用UV + Fenton法对氯酚混合液进行了处理在1h内TOC去除率达到83.2%。Fenton法氧化能力强、反应条件温和、设备也较为简单适用范围比较广但存在处理费用高、工艺条件复杂、过程不易控制等缺点使得该法尚难被推广应用。 1.2臭氧氧化法 臭氧氧化体系具有较高的氧化还原电位能够氧化废水中的大部分有机污染物被广泛应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应是有选择性的而且不能将有机物彻底分解为CO2和H2O臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物。且臭氧的化学性质极不稳定尤其在非纯水中氧化分解速率以分钟计5。在废水处理中臭氧氧化通常不作为一个单独的处理单元通常会加入一些强化手段如光催化臭氧化、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术联用也是研究的重点如臭氧/超声波法6、臭氧/生物活性炭吸附法7等。 有文献报道: 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/L8。用臭氧氧化法去除工业循环水中的表面活性剂可有效增加城市污水处理场的净化度、提高排水的水质于秀娟等人9利用臭氧—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。由于臭氧在水中的溶解度较低如何更有效地把臭氧溶于水中已成为该技术研究的热点。 2 电化学催化氧化法 该技术起源于20世纪40年代有应用范围广、降解效率高、能量要求简单、利于实现自动化操作应用方式灵活多样等优点。电化学催化氧化法既可用于难降解废水的前处理措施来提高可生物降解性能又可以作为难降解酚类废水的深度处理技术在优化的pH值、温度和电流强度条件下苯酚可以得到几乎完全的分解。 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已经失去了其优势化学氧化法又因其昂贵的费用阻碍了其推广应用电化学催化氧化法越来越受到人们的青睐但其自身也存在一些问题如电耗电极材料多为贵金属成本较高及存在阳极腐蚀指导其推广应用的微观动力学和热力学研究尚不完善等。 3 湿式氧化技术 湿式氧化又称湿式燃烧是处理高浓度有机废水的一种行之有效的方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过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 最早研制开发湿式空气氧化(Wet Air Oxidation简称WAO)法并实现工业化的是美国的Zimpro公司该公司已将WAO工艺应用于烯烃生产废洗涤液、丙烯腈生产废水及农药生产废水等有毒有害工业废水的处理。WAO技术是在高温(125320℃)高压(0.520MPa)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。 使用湿式空气氧化技术对乐果生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、反应时间短但由于该技术要求高温高压所需设备投资较大运转条件苛刻难于被一般企业接受因而配合使用催化剂从而降低反应温度和压力或缩短反应停留时间的湿式空气催化氧化法近年来更是受到广泛的重视与研究。 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加入适宜的催化剂使氧化反应能在更温和的条件下和更短的时间内完成。从而可降低反应的温度和压力提高氧化分解能力加快反应速率缩短停留时间也因此可减轻设备腐蚀、降低运行费用。湿式空气催化氧化法的关键问题是高活性易回收的催化剂。CWAO的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3类按催化剂在体系中存在的形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由于催化剂(多为金属离子) 是可溶性的过渡金属盐类这些盐类以离子形式存在于废水中在离子或分子的水平上通过引发氧化剂的自由基反应并不断地再生而对水中有机物的氧化反应起催化作用。在均相湿式催化氧化法中由于催化剂在分子或离子水平上独立起作用因而分子活性高使得氧化效果较好。但由于均相湿式催化氧化法中的催化剂是以离子形式存在较难从废水中回收和再利用且易造成二次污染。 (2)非均相湿式催化氧化法。非均相湿式催化氧化是向反应体系中加入不溶性的固体催化剂其催化作用是在催化剂表面进行催化剂的比表面积的大小对有机物的降解速率影响很大。由于固体催化剂的组成种类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由于固体催化剂不溶解不流失活化再生及回收都较容易因此其应用前景十分广阔。 4 超临界水氧化技术 超临界水氧化技术是湿式空气氧化技术的强化和改进是由美国MODAR公司于1982年开发成功的其原理是利用超临界水作为介质来氧化分解有机物。它同样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应。但其改进与提高之处就在于利用水在超临界状态下的性质水的介电常数减少至近似于有机物与气体从而使气体和有机物能完全溶于水中相界面消失形成均相氧化体系消除了在湿式氧化过程中存在的相际传质阻力提高了反应速率又由于在均相体系中氧化态自由基的独立活性更高氧化程度也随之提高。超临界水是有机物和氧的良好溶剂有机物在富氧超临界水中进行均相氧化其反应速度很快在400600℃下几秒钟就能将有机物的结构破坏反应完全、彻底使有机碳、氢完全转化为CO2和H2O 11。超临界水氧化技术由于其反应迅速、氧化彻底而越来越受到人们的关注如何通过催化剂来降低反应的温度和压力或缩短反应停留时间是本领域的一个研究热点。目前常用的催化剂大多是应用于湿式催化氧化工艺的催化剂寻找对超临界水氧化技术具有广谱催化性能的催化剂是该技术推广中的一个难点。 5 光催化氧化技术 光催化氧化技术是在光化学氧化技术的基础上发展起来的。光化学氧化技术是在可见光或紫外光作用下使有机污染物氧化降解的反应过程。自然环境中的部分近紫外光(290400nm )极易被有机污染物吸收在有活性物质存在时即发生强烈的光化学反应从而使有机物降解。但由于反应条件所限光化学氧化降解往往不够彻底易产生多种芳香族有机中间体成为光化学氧化需要克服的问题。 自1976 年Carey 等首先采用TiO2光催化降解联苯和氯代联苯以来光催化氧化技术的研究热点就转化到了以TiO2为催化剂的光催化氧化降解有机污染物这一方向上来。 由于光催化氧化技术设备结构简单、反应条件温和、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染加之TiO2化学稳定性高、无毒、价廉故TiO2光催化氧化技术是一项具有广泛应用前景的新型水处理技术。 6 超声波氧化法 声化学的发展使人们越来越关注其在水及废水处理中的应用。超声波氧化(ultrasonicoxidation) 的动力来源是声空化当足够强度的超声波(15 kHz —20 MHz) 通过水溶液在声波负压半周期声压幅值超过液体内部静压液体中的空化核迅速膨胀;在声波正压半周期气泡又因绝热压缩而破裂持续时间约0.1μs。破裂瞬间产生约5000 K和100 MPa的局部高温高压环境并产生速率为110 m/s 的强冲击微射流。 超声波氧化采用的设备是磁电式或压电式超声波换能器通过电磁换能产生超声波。实验室内使用较多的是辐射板式超声波仪、探头式以及NAP反应器等。超声波氧化反应条件温和通常在常温下进行对设备要求低是应用前景广阔的无公害绿色化处理技术。 分享到 点击查看更多精彩资讯 投稿联系刘先生 0335-3030550 18533533353 技术投稿咨询QQ:2019717302 邮箱liuzhihai#bjxmail.com请将#换成@ 北极星节能环保网声明此资讯系转载自北极星电力网合作媒体或互联网其它网站北极星节能环保网登载此文出于传递更多信息之目的并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考。

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