污水處理氧化技術(shù)方法分類及原理

　　的氧化技術(shù)(AOT)，又稱深度氧化技術(shù)，是利用電、光照、催化劑，有時(shí)與氧化劑結(jié)合，在反應(yīng)中產(chǎn)生高活性的自由基(如OH)，然后通過添加、取代、電致變色等方法制備的。離子轉(zhuǎn)移，自由基與有機(jī)物的鍵斷裂，使廢水難以降解。大分子有機(jī)化合物被氧化降解成低毒或的小分子物質(zhì)，甚至直接轉(zhuǎn)化為接近完全礦化的C02和H20。

　　的氧化處理技術(shù)作為一種物理化學(xué)處理技術(shù)，因其、地去除有毒污染物，在有毒難降解工業(yè)廢水的預(yù)處理中得到了廣泛的應(yīng)用。它已逐漸成為水處理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。目前，的氧化技術(shù)主要有化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、濕氧化、超臨界水氧化和光催化氧化。

　　化學(xué)氧化技術(shù)

　　化學(xué)氧化技術(shù)是生物處理前處理的常用技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)廢水在催化劑作用下用化學(xué)氧化劑處理，以提高其生物降解能力，或直接氧化穩(wěn)定廢水中的有機(jī)物。

　　1.芬頓氧化法

　　這項(xiàng)技術(shù)起源于20世紀(jì)90年代中期，由法國(guó)科學(xué)家芬頓提出。在酸性條件下，雙氧水在Fe2+離子催化下能有效氧化酒石酸[2]，可用于蘋果酸的氧化。長(zhǎng)期以來(lái)，芬頓默認(rèn)的主要原理是用亞鐵離子作為過氧化氫的催化劑，生成氧自由基分子式：Fe2++H2O2——Fe3++OH-+?大多數(shù)反應(yīng)都是在酸性條件下進(jìn)行的。

　　在化學(xué)氧化法中，芬頓法在處理一些難降解有機(jī)化合物(如酚類和苯胺類)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。隨著芬頓法的發(fā)展，近年來(lái)在芬頓法中引入了紫外線和草酸鹽，大大提高了芬頓法的氧化能力。

　　2.第二步。類芬頓氧化

　　Fenton類反應(yīng)是一種鐵(III)、含鐵礦物和其他過渡金屬(如Co、Cd、Cu、Ag、Mn和Ni)在鐵(II)的基礎(chǔ)上，加速或取代鐵(II)，催化H_2o_2的反應(yīng)。

　　結(jié)果表明，F(xiàn)e3+、Mn2+等均相催化劑和鐵粉、石墨、鐵錳礦物等均相催化劑也能分解過氧化氫產(chǎn)生?哦，這就是所謂的芬頓樣體系，因?yàn)樗幕痉磻?yīng)過程類似于芬頓試劑。如果使用Fe3+而不是Fe2+，因?yàn)镕e2+是瞬間產(chǎn)生的，那么還原的可能性是多少?Fe2+降低了OH的利用效率?哦，可以改進(jìn)。如果在Fenton體系中加入一些絡(luò)合劑(如C2O 2-4、EDTA等)，可以提高有機(jī)物的去除率。

　　三。臭氧氧化法

　　臭氧氧化系統(tǒng)具有很高的氧化還原電位，可氧化廢水中的大部分有機(jī)污染物。廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理。臭氧能氧化水中許多有機(jī)物，但臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)具有選擇性，有機(jī)物不能完全分解成二氧化碳和水，臭氧氧化產(chǎn)物往往是羧酸。

　　臭氧的化學(xué)性質(zhì)非常不穩(wěn)定，特別是在不純凈水中，氧化和分解的速度用分鐘來(lái)測(cè)量[5]。在廢水處理中，臭氧氧化通常不是一個(gè)單的處理單元，通常會(huì)增加一些強(qiáng)化方法，如光催化臭氧氧化、堿催化臭氧氧化和多相催化臭氧氧化。此外，臭氧氧化與其他技術(shù)的結(jié)合也是研究的，如臭氧/超聲波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

　　電化學(xué)催化氧化

　　該技術(shù)起源于20世紀(jì)40年代，具有應(yīng)用范圍廣、降解、能耗低、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作、應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)。電化學(xué)催化氧化法不僅可用于難降解廢水的預(yù)處理，提高難降解性，而且可用于難降解酚類廢水的深度處理。在優(yōu)化的酸堿度、溫度和電流強(qiáng)度條件下，苯酚幾乎完全分解。

　　傳統(tǒng)的生物法和物化法在處理高濃度、難降解、毒性大、危害性強(qiáng)的含酚廢水方面已失去了優(yōu)勢(shì)。化學(xué)氧化由于成本高，阻礙了其推廣應(yīng)用。電化學(xué)催化氧化法雖然越來(lái)越受歡迎，但也存在著電耗、電極材料等問題。其中大部分為貴金屬，成本高，陽(yáng)極腐蝕嚴(yán)重。微觀動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究對(duì)其推廣應(yīng)用的指導(dǎo)作用尚不完善。

　　濕法氧化技術(shù)

　　濕氧化法，又稱濕燃燒法，是處理高濃度有機(jī)廢水的有效方法。其基本原理是在高溫高壓下引入空氣，使廢水中的有機(jī)污染物氧化。根據(jù)處理過程中是否有催化劑，可分為濕空氣氧化和濕空氣催化氧化。

　　1.濕空氣氧化

　　美國(guó)Zimpro公司是家開發(fā)和工業(yè)化濕空氣氧化(wao)工藝的公司。公司采用WAO工藝處理烯烴生產(chǎn)廢水、丙烯腈生產(chǎn)廢水、農(nóng)藥生產(chǎn)廢水等有毒有害工業(yè)廢水。WAO技術(shù)可以在高溫(125×1772 320 C)和高壓(0.5—— 20MPa)下直接氧化降解大分子有機(jī)物為無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物。

　　采用濕空氣氧化技術(shù)對(duì)二甲氧基廢水進(jìn)行預(yù)處理。有機(jī)磷和有機(jī)硫的去除率分別達(dá)到95%和90%。Zimpro的wao工藝，反應(yīng)時(shí)間短，但由于其高溫高壓要求，設(shè)備投資大，操作條件惡劣，很難被普通企業(yè)接受。因此，采用濕空氣催化氧化工藝，用催化劑降低反應(yīng)溫度和壓力或縮短反應(yīng)停留時(shí)間是近距離的。在過去的幾年里，它受到了廣泛的關(guān)注和研究。

　　2.第二步。濕空氣催化氧化

　　催化濕空氣氧化(CWAO)是一種傳統(tǒng)的濕空氣氧化工藝，在該工藝中加入合適的催化劑，使氧化反應(yīng)在較溫和的條件下、較短的時(shí)間內(nèi)完成。因此，可以降低反應(yīng)溫度和壓力，提高氧化分解能力，加快反應(yīng)速度，縮短停留時(shí)間，減少設(shè)備腐蝕，降低運(yùn)行成本。

　　濕空氣催化氧化的關(guān)鍵問題是高活性、易回收催化劑。CWAO催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復(fù)合氧化物。根據(jù)系統(tǒng)中催化劑的形態(tài)，濕空氣催化氧化可分為均相濕催化氧化法和均相濕催化氧化法。

　　均相濕催化氧化法。在均相濕催化氧化中，由于催化劑(主要是金屬離子)是可溶性過渡金屬鹽，這些鹽以離子的形式存在于廢水中，通過引發(fā)氧化劑的自由基反應(yīng)和連續(xù)再生來(lái)催化水中有機(jī)化合物的氧化。在離子或分子水平上。

　　在均相濕法催化氧化過程中，由于催化劑在分子或離子水平上立作用，分子活性高，氧化效果好。但均相濕法催化氧化過程中的催化劑以離子的形式存在，使廢水難以回收和回用，容易造成二次污染。

　　多相濕催化氧化。多相濕催化氧化是一種添加到反應(yīng)體系中的固體催化劑。它的催化作用是在催化劑的表面進(jìn)行的。催化劑的比表面積對(duì)有機(jī)物降解速率有很大的影響。由于固體催化劑的組成和廢水性質(zhì)的不同，濕法催化氧化的效果也不同。在多相濕法催化氧化過程中，固體催化劑具有不溶性、不損失、易活化、再生和回收等特點(diǎn)，其應(yīng)用前景十分廣闊。

　　超臨界水氧化技術(shù)

　　超臨界水氧化技術(shù)是對(duì)濕空氣氧化技術(shù)的改進(jìn)和完善。它是由莫達(dá)公司于1982年開發(fā)的。其原理是以超臨界水為介質(zhì)氧化分解有機(jī)物。

　　在高溫高壓下，以水為主要液相，以空氣中的氧為氧化劑發(fā)生反應(yīng)。但其改進(jìn)和改進(jìn)在于超臨界狀態(tài)下水的性質(zhì)的利用，使水的介電常數(shù)降低到接近有機(jī)物和氣體的介電常數(shù)，使氣體和有機(jī)物完全溶解在水中，相界面消失。形成了均勻氧化體系，消除了濕氧化過程中的相間傳質(zhì)阻力。反應(yīng)速率越高，均相體系中氧化自由基的立活性越高，氧化程度越高。

　　超臨界水是有機(jī)物和氧氣的良好溶劑。有機(jī)物在富氧超臨界水中被均勻氧化。它的反應(yīng)速度很快。在400 x 1772 600攝氏度下，有機(jī)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以在幾秒鐘內(nèi)被破壞。反應(yīng)，使有機(jī)碳和氫氣完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣。

　　超臨界水氧化(SCWO)反應(yīng)迅速、，引起了越來(lái)越多的關(guān)注。如何通過催化劑降低反應(yīng)溫度和壓力或縮短反應(yīng)停留時(shí)間是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，濕法催化氧化過程中使用的催化劑大多是催化劑。在超臨界水氧化技術(shù)中，尋找具有廣譜催化性能的催化劑是一個(gè)難點(diǎn)。

　　光催化氧化技術(shù)

　　光催化氧化技術(shù)是在光化學(xué)氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。光化學(xué)氧化是有機(jī)污染物在可見光或紫外光下氧化降解的過程。在自然環(huán)境中，一些近紫外光(2900x172400nm)很容易被有機(jī)污染物吸收，在有活性物質(zhì)存在的情況下發(fā)生強(qiáng)烈的光化學(xué)反應(yīng)，從而降解有機(jī)物。然而，由于反應(yīng)條件的限制，光化學(xué)氧化降解往往不夠，容易產(chǎn)生多種芳香族有機(jī)中間體，成為光化學(xué)氧化中需要克服的問題。

　　自Carey等人1976年采用二氧化鈦光催化降解聯(lián)苯和氯化聯(lián)苯，光催化氧化技術(shù)的研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向以二氧化鈦為催化劑的有機(jī)污染物光催化氧化降解研究方向。

　　二氧化鈦光催化氧化技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作條件易于控制、氧化能力強(qiáng)、無(wú)二次污染、化學(xué)穩(wěn)定性高、、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用廣泛的新型水處理技術(shù)。陽(yáng)離子前景。

　　超聲氧化

　　隨著聲化學(xué)的發(fā)展，其在水處理和廢水處理中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。超聲氧化的動(dòng)力源是聲空化。當(dāng)足夠的超聲強(qiáng)度(15kHz-20mHz)通過水溶液時(shí)，聲壓的振幅超過液體的內(nèi)部靜壓，空化核在液體中迅速膨脹。在聲正壓的半個(gè)周期內(nèi)，氣泡由于絕熱壓縮而破裂，并持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。間隔約為0.1 ugs。破裂時(shí)產(chǎn)生局部高溫高壓環(huán)境約5000K、100MPa，產(chǎn)生110 m/s的強(qiáng)沖擊微射流。

　　用于超聲氧化的設(shè)備是磁電或壓電超聲傳感器，它可以通過電磁傳感器產(chǎn)生超聲波。輻射板式超聲儀器、探針式超聲儀器和NAP反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)室中得到了廣泛的應(yīng)用。超聲氧化反應(yīng)條件溫和，一般在室溫下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求低，是一種的綠色處理技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。