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高级氧化法|难降解废水处理领域的利器

发表时间:2019-04-18浏览次数:0次

难降解有机物主要指可生化程度低、难以生物降解、半衰期达3~6个月的有机污染物。

水中难降解有机污染物主要包括多氯联苯、多环芳烃、卤代烃、酚类、苯胺和硝基苯类、农药类、染料类、表面活性剂、药物中间体、聚合物单体等。

目前可有效处理难降解有机废水的方法主要有高级氧化法、电解法、生化法、吸附法等。

废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难,而化学氧化可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性,同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势,然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。具有范围广、处理速率快、氧化能力强等优势的高级氧化法中,许多方法已经工业化,且有实际工业案例。


-特点-

高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应,或者通过生成有机过氧化自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O,从而达到氧化分解有机物的目的。


-发展方向-

高级氧化技术可将有机污染物矿化成二氧化碳和水,是环境友好型工艺,但其降解污染物时处理成本过高是制约其推广的“瓶颈”。高级氧化技术的发展方向可总结为以下几点:

一是部分技术例如光催化氧化技术、臭氧氧化技术能够提高废水的可生化性。

二是湿式催化氧化、超临界水氧化等技术对设备要求高,处理成本高,可针对反应器材质和低廉催化剂进行专项研发。

三是设计结构简单、效率高、能应用自然光并可长期稳定运行的反应器,提高光化学氧化、光催化氧化技术的处理效率,并将其与混凝法、吸附法等技术联合。


-技术介绍-

【光化学氧化法】

由于反应条件温和、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展,但由于反应条件的限制,光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体,致使有机物降解不够彻底,这成为了光化学氧化需要克服的问题。


光化学氧化法


【催化湿式氧化法】

催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123℃~320℃)、高压(0.5~10MPa)和催化剂(氧化物、贵金属等)存在的条件下,将污水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成C02、N2和H20等无害物质的方法。


催化湿式氧化


【臭氧氧化法】

臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应,这种方式具有较强的选择性,一般是进攻具有双键的有机物,通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效;间接反应是指臭氧分解产生-OH,通过-OH与有机物进行氧化反应,这种方式不具有选择性。

【电化学氧化法】

电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程,该法也可分为直接氧化和间接氧化。电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3-N都有很好的去除效果,缺点是能耗较大。

【Fenton法】

Fenton法是一种深度氧化技术,即利用Fe和H202之间的链反应催化生成-OH自由基,而-OH自由基具有强氧化性,能氧化各种有毒和难降解的有机化合物,以达到去除污染物的目的。

【普通Fenton法】

H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH,其氧化电位达到2.8V,是除元素氟外最强的无机氧化剂,它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时,Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,去除大量有机物。

【光Fenton法】

当在UV/Fenton体系中引入光化学活性较高的物质时,可有效提高对紫外线和可见光的利用效果。UV-vis/草酸铁络合物/H2O2法更具发展前景,该法提高了太阳能的利用率,节约了H2O2用量,可用于处理高浓度有机废水。

【电Fenton法】

Fenton法比普通Fenton法提高了对有机物的矿化程度,但仍存在光量子效率低和自动产生H2O2机制不完善的缺点。电Fenton法利用电化学法产生的H2O2和Fe2+作为Fenton试剂的持续来源,与光Fenton法相比具有以下优点:一是自动产生H2O2的机制较完善;二是导致有机物降解的因素较多。


高级氧化技术应用于高浓度难降解有机废水中具有适用范围广、处理速率快、氧化能力强、无污染或少污染等优点,但是,单个高级氧化工艺处理难降解废水存在氧化效果一般、成本高等限制,难以达到理想的处理效果,因此,两个及多个高级氧化技术联用或高级氧化技术与生化法联用可能是未来最有发展前景的处理方法之一。

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