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渗滤液高级氧化技术概要

发布时间:2020-12-21 11:51:50人气:189


1 Fenton氧化工艺

由过氧化氢和Fe2催化剂组成的氧化技术体系称为Fenton试剂。它是H.J.H Fenton于100多年前发明的。它不需要高温高压,是一种简单的化学氧化水处理技术。最近的研究表明,Fenton氧化机理是由在酸性条件下过氧化氢的催化分解产生的高活性羟基自由基引起的。在Fe2催化剂的作用下,可以生成两种活性羟基自由基,它们可以引发和传播自由基链反应,并加速有机物和还原性物质的氧化。一般过程是:


Fenton氧化通常在PH值2〜5下进行。该方法的优点是过氧化氢的快速分解和高氧化速率。但是,这种方法存在许多问题。由于系统中的高Fe2浓度,处理后的水可能会变色。 Fe2与过氧化氢反应降低了过氧化氢的利用率和PH极限,在一定程度上影响了该方法的推广应用。

近年来,在芬顿试剂的光氧化和紫外线氧化的研究中已经引入芬顿试剂。由于过氧化氢的分解机理与Fenton试剂和Fenton试剂OH的分解机理非常相似,因此各种改性的Fenton试剂称为Fenton试剂。主要有H2O2UV系统,H2O2UV Fe2系统和Fenton系统。

 Fenton试剂和Fenton试剂在废水处理中的应用可分为两个方面:一是单独氧化有机废水处理方法,二是与混凝沉淀法,活性炭法,活性炭法等方法结合使用。可以取得更好的效果。 Fenton催化剂难以分离和重复使用。低的反应pH会产生大量的含铁污泥。废水中大量的Fe2会造成二次污染,并增加后续处理的难度和成本。

近年来,国内外学者开始研究将Fe2固定在离子交换膜,离子交换树脂,氧化铝,分子筛,膨润土,粘土等载体上,或用氧化铁和络合物代替Fe2来减少Fe2的溶解,提高催化剂的回收效率,扩大pH值将Fe3固定在高岭石上的适用范围.Daud浸渍,实现了Black 5(RB5)的催化降解活性,RB5脱色率在150分钟内达到99%,催化三氯乙烯的降解(TCE)。 5h后TCE降解率达到95%,传统的Fenton法不能降解TCE。明显地由于中性条件下铸铁的析出,普拉塔等以针铁矿为催化剂,芬顿光降解了2-氯苯酚,讨论了催化剂用量和光强度对处理效果的影响。在排出的水中仅发现少量铁离子。

2氧化

臭氧是一种极好的强氧化剂,在消毒,脱色,除臭,有机物去除,COD去除等方面具有良好的作用。臭氧氧化法由于有机物的快速降解,温和的条件和无二次污染而被广泛用于水处理中。臭氧处理废水的一般表现是臭氧直接氧化和羟基自由基氧化。

 由于臭氧发生器的破坏,高能耗,高处理成本和较强的臭氧氧化选择性,单一臭氧氧化方法对某些卤代烃和农药的氧化效果较差。为此,近年来,已经开发了相关的组合技术以提高臭氧氧化效率。 UV / O3,H2O2 / O3,UV / H2O2 / O3和其他组合方法不仅可以提高氧化速率和氧化效率,而且可以氧化单独作用时难以氧化O3降解的有机化合物。

胡俊生等比较了H2O2 / O3和O3处理染料废水的效果,魏东阳等比较了UV / O3和O3对染料废水的降解效果

三。超声波氧化法

超声氧化法是利用频率范围为16kHz-1MHz的超声辐射溶液在溶液中产生超声空化,在溶液中形成局部高温高压,产生局部高浓度氧化物·OH和H2O2可形成超临界水,是一种快速降解的有机污染物。超声波氧化法结合了自由基氧化、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点。降解条件温和,效率高,应用范围广,无二次污染。具有很大的发展潜力和应用前景。清水处理技术。


超声波降解有机物主要在空化作用下进行,有机物经过高温分解和自由基反应两个过程。在超声空化产生的局部高温高压环境中,水分解生成·OH自由基。另外,溶解在溶液中的空气(N2和O2)也会发生自由基裂解反应,产生自由基。这些自由基还将进一步引发有机分子的裂解、自由基的转移和氧化还原反应。


单独采用超声波氧化技术可以去除水中的一些有机污染物,但其单独处理成本高,对亲水性和难挥发性有机物的处理效果较差,对TOC的去除不彻底。因此,它往往与其他高级氧化技术相结合,降低加工成本,提高加工效果。此外,超声波辐射与其他催化技术相结合,超声波产生的剧烈湍流可以加强污染物与固体催化剂之间的固液传质,不断清洁催化剂表面,保持催化剂活性。基于超声波技术的复合氧化技术包括超声波/H2O2或O3氧化技术、超声波-Fenton氧化技术、超声波/光催化氧化技术、超声波/湿式氧化技术等,任百祥采用超声波-Fenton试剂处理染料废水,染料COD去除率高废水处理率达91.8%。Chen等人发现,在超声与Fenton的协同反应中,负载α-Fe2O3的4A沸石能增强超声空化效应,具有铁离子溶解小、反应稳定性高、使用寿命长等特点。

4光催化氧化法

光催化氧化法是在光的激发和催化剂的催化作用下,通过氧化剂产生的·OH氧化分解有机物。与吸附法、混凝法、活性污泥法、物理法、化学法等传统处理方法相比,光催化氧化降解水中有机污染物能耗低、操作简单、反应条件温和,并且能减少二次污染等突出优点越来越引起人们的关注。光催化氧化技术使用TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等催化剂。大量实验证明,TiO2光催化反应对工业废水具有很强的处理能力。

早期的光催化氧化法以TiO2粉体为催化剂,存在易流失、回收困难、成本高等缺点,在一定程度上限制了该技术的实际应用。TiO2的固定化已成为光催化研究的热点,学者们开始研究用TiO2薄膜或复合催化膜代替TiO2粉体。刘磊等将纳米二氧化钛固定在玻璃表面进行光催化降解醋酸,董俊明等将TiO2/GeO2复合溶胶喷涂在铝板上制备复合膜,对臭氧氧化法处理的活性蓝染料废水进行光催化降解,取得了良好的降解效果。另外,光催化技术与膜分离技术相结合的光催化膜反应器能有效截留悬浮催化剂,为催化剂的分离回收提供了新思路。

5湿式氧化

湿式氧化法是利用氧化剂在高温高压下将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水,从而去除污染物。湿式氧化法最初由美国的f.J.Immermann在1958年的研究中提出,并用于黑液的制备。随后,氧化法得到了迅速发展,其应用范围已从回收有用的化学品和能源扩展到处理有毒有害废物。

湿式氧化法一般是在高温(150~350℃)高压(0.5~20MPa)的操作条件下,在液相中,用氧气或空气作为氧化剂,氧化水是溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物,溶解氧与空气的传质过程一般分为两个步骤:(1)溶氧与空气的传质过程。

湿式氧化法在实际应用中仍存在一些局限性:

(1) 湿式氧化一般在高温高压条件下进行,其中中间产物往往是有机酸,所以对设备材料的要求比较高,必须是耐高温高压、耐腐蚀的,所以设备成本较大,系统一次性投资高;

(2) 由于湿式氧化反应需要在高温高压下进行,只适用于小流量高浓度废水的处理,低浓度、大体积的废水非常不经济;

即使在很高的温度下,一些有机物如多氯联苯、小分子羧酸的去除效果也不理想,很难实现完全氧化;

(4) 湿式氧化法可能产生毒性较大的中间产物。催化湿式氧化法是在湿式氧化法的基础上,通过添加催化剂来提高技术的氧化能力,降低反应温度和压力,从而降低投资和运行成本,扩大了该技术的应用范围,成为湿式氧化法的研究热点。湿法氧化过程中常用的催化剂包括铁、铜、锰、钴、镍、铋、铂等金属元素或几种金属元素的组合。

6超临界水氧化法

为了完全去除湿法氧化难以去除的有机物,利用超临界水的优良性能,将废液温度提高到水的临界温度以上,加快反应过程,开发了一种超临界水氧化法。超临界氧化技术是20世纪80年代中期由美国学者提出的一种能完全破坏有机物结构的氧化技术。其原理是在超临界水状态下,废水中的有机物被氧化剂迅速分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。

在超临界水氧化过程中,由于超临界水是有机物氧化的优良溶剂,有机物的氧化可以在富氧的均相进行,反应不受相转移的限制。同时,较高的反应温度也使反应速度加快。

在超临界水氧化法基础上开发的催化超临界水氧化技术具有降解能力强、反应温度和压力较低的特点。催化氧化技术中常用的催化剂有二氧化钛、氧化铈、氧化铈等

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