有機(jī)化工廢水污染物濃度高、毒性大、可生化性差,因此一般很難進(jìn)行生物處理。因此怎樣高效、經(jīng)濟(jì)地處理高濃度有機(jī)廢水已成為工業(yè)污水處理領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)話題。在涌現(xiàn)出的眾多的處理方法中催化氧化技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)熱點(diǎn),它是在催化劑存在的情況下利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水,從而達(dá)到去除的目的。該法具有使用范圍廣,處理效率高,很少有二次污染等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外專家均認(rèn)為該技術(shù)是高濃度有機(jī)化工廢水處理的良好手段,相繼開發(fā)出了光催化氧化法、濕式催化氧化法、超臨界水氧化法、電催化氧化法、化學(xué)催化氧化法等氧化技術(shù)。

1、光催化氧化法　

有機(jī)化工廢水處理的光催化氧化法是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種深度氧化技術(shù)。它是將特定光源與催化劑聯(lián)合作用對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行降解處理的過(guò)程。近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于各類難降解有機(jī)廢水的實(shí)驗(yàn)研究,其機(jī)理是當(dāng)光敏化半導(dǎo)體(催化劑)吸收的光能高于其禁帶寬度的能量時(shí)會(huì)激發(fā)產(chǎn)生自由電子和空穴,空穴與水、電子與溶解氧反應(yīng),分別產(chǎn)生ＨＯ·和Ｏ2-,由于ＨＯ·和Ｏ2-都具有強(qiáng)氧化性,因而促進(jìn)了有機(jī)物的降解。

有人用強(qiáng)化UVFenton法進(jìn)行水中苯酚降解的研究,當(dāng)試劑投加量F2+ｅ:Ｈ₂Ｏ₂=1:4,苯酚初始濃度為50ｍg/Ｌ,采用375Ｗ高壓汞燈,反應(yīng)20ｍin后,酚的去除率達(dá)99%。以銳態(tài)型TiO₂為催化劑研究了對(duì)二甲氨基苯甲醛廢水的光催化降解,結(jié)果表明在pH=2,催化劑用量為2g/L,經(jīng)300Ｗ的高壓汞燈照射3.5h后,其COD_cr去除率為98%。對(duì)光催化降解丁醛廢水的研究表明,當(dāng)反應(yīng)溫度為40℃,pH為酸性,催化劑用量為5g/L,經(jīng)300Ｗ高壓汞燈照射3h,COD的去除率為85%～92%。

2、濕式催化氧化法

有機(jī)化工廢水處理的濕式催化氧化法是在傳統(tǒng)的濕式氧化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的處理技術(shù)。傳統(tǒng)的濕式氧化法是在高溫高壓下,利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水,從而達(dá)到去除污染物的目的。與常規(guī)的方法相比,具有使用范圍廣、處理效率高、極少有二次污染物、氧化速度快等特點(diǎn)。但濕式氧化法一般要求在高溫高壓的條件下進(jìn)行,故對(duì)設(shè)備材料的要求較高。濕式催化氧化法是在傳統(tǒng)的處理工藝中加入適宜的催化劑以降低反應(yīng)所需的溫度和壓力,縮短反應(yīng)時(shí)間,從而降低處理成本。

該技術(shù)在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,主要應(yīng)用于活性炭再生、含氰廢水、煤氣化廢水、造紙黑液以及城市污泥及垃圾滲出液處理;國(guó)內(nèi)也有相關(guān)的報(bào)道,研究了焦化廢水催化濕式氧化凈化技術(shù),并研制了高氧化活性及穩(wěn)定性的貴金屬催化劑,處理焦化廢水,NH₃-Ｎ的去除率達(dá)到99%以上。

3、超臨界水氧化法

有機(jī)化工廢水處理的超臨界水氧化技術(shù)一種能徹底破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)的新型氧化技術(shù),其原理是在超臨界水的狀態(tài)下將廢水中所含的有機(jī)物用氧氣分解成水、二氧化碳等簡(jiǎn)單小分子物質(zhì)。SCWO反應(yīng)條件比較苛刻,一般對(duì)設(shè)備材料的要求較高。因此為了加快反應(yīng)速率、減少反應(yīng)時(shí)間、降低反應(yīng)溫度,人們將催化劑引入SCWO,目前催化超臨界氧化法處理廢水的研究已成為SCWO的一個(gè)重要方向。催化反應(yīng)中一般采用過(guò)度金屬氧化物和貴金屬作為活性組分。用連續(xù)流系統(tǒng)研究了一種有機(jī)碳含量在27000-33000ｍg/L之間的有機(jī)廢水的超臨界水氧化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溫度高于550℃時(shí),有機(jī)碳的破壞率超過(guò)99.97%,并且所有有機(jī)物都轉(zhuǎn)化成二氧化碳和無(wú)機(jī)物;采用SCWO處理含酚廢水,在亞臨界及超臨界條件下(Ｔ=400～500℃,Ｐ=25.3～30.4ＭＰａ),苯酚去除率可達(dá)96%以上。

4、電催化氧化法

有機(jī)化工廢水處理的電催化氧化是通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)直接降解有機(jī)物或通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基、臭氧一類的氧化劑降解有機(jī)物,該法使有機(jī)物分解更加徹底,不易產(chǎn)生有毒的中間產(chǎn)物,更符合環(huán)境保護(hù)的要求。研究表明,銅鹽在對(duì)酸、胺、表面活性劑等進(jìn)行的催化濕式氧化處理式均有很好的催化作用。采用復(fù)合氯氧化劑處理焦化廢水,色度從140倍降至60倍以下,其它污染物指標(biāo)亦有明顯降低。

5、二氧化氯催化氧化法　

有機(jī)化工廢水處理的二氧化氯催化氧化法的基本原理是在催化劑存在的條件下,利用二氧化氯的強(qiáng)氧化性,在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機(jī)污染物質(zhì),在降解COD的過(guò)程中,打斷有機(jī)分子中的雙鍵發(fā)色團(tuán),如偶氮基、硝基、硫化羰基、碳亞氨基等,達(dá)到徹底脫色的目的,同時(shí)有效提高BOD₅/COD的值。

二氧化氯遇水迅速分解,生成多種強(qiáng)氧化劑,并能產(chǎn)生多種氧化能力極強(qiáng)的活性基團(tuán)(即自由基),這些自由基能激發(fā)有機(jī)物分子中活潑氫,通過(guò)脫氫反應(yīng)生成Ｒ·白由基,成為進(jìn)一步氧化的誘發(fā)劑;還能通過(guò)逐基取代反應(yīng)將芳烴上的-SOS₂、-NO₂等基團(tuán)取代下來(lái),生成不穩(wěn)定的逐基取代中間體,此羧基取代中間體易于發(fā)生開環(huán)裂解,直至完全分解為無(wú)機(jī)物;此外CLO₂還能將還原性物質(zhì)如Ｓ-2等氧化。目前,二氧化氯催化氧化法在處理難降解廢水方面已有報(bào)道,在催化劑的制備、催化氧化工藝條件方面也做了系統(tǒng)的研究并應(yīng)用于酸性大紅燃料廢水、酚醛樹脂廢水處理,效果明顯;在對(duì)氨基苯甲醚廢水處理中應(yīng)用了該方法,COD的去除率大于90%。

催化氧化法可加速有機(jī)物與氧化劑之間的化學(xué)反應(yīng),降解過(guò)程中又可產(chǎn)生氧化性更強(qiáng)的基團(tuán),在某些難降解有機(jī)廢水處理中具有很高的處理效率,同時(shí)可進(jìn)一步優(yōu)化廢水處理技術(shù)的組合應(yīng)用,隨著研究的不斷深入,催化氧化法將是一種非常有競(jìng)爭(zhēng)力的難降解有機(jī)廢水處理新技術(shù)。

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