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废水处理的实用高级氧化技术 第一部分──各类高级氧化技术的原理、特性和优缺点

北极星环保网来源:电镀与涂饰 方景礼2018/5/29 8:52:30我要投稿

研究表明,芬顿试剂可在常温下有效破除氰化物和废水中的有机物,但一次处理尚达不到排放标准,后续还要用次氯酸盐处理。2011年,张跃[6]用微电解加芬顿试剂来处理含氰废水收到较好效果。微电解处理的pH为3.5~4.0,铁炭体积比为2.0,曝气60min,反应60min,芬顿试剂的pH为5,H2O2的投加量为2.0mL/L,反应20min后氰化物的除去率达99%。这说明两种方法的联合使用比单一芬顿处理的效果更好。

Fenton反应的优点:

(1)可氧化破坏多种有毒有害的有机物,适用范围广。

(2)反应条件温和,不需高温高压。

(3)设备简单,可单独处理,也可与其他方法联合处理。

Fenton反应的缺点:

(1)使用药剂的量多,过量的二价铁会增大处理后废水的COD值。

(2)反应时间长,通常要一到数小时。

(3)氧化能力还不太强,有些有机物还不能被破坏,需借助紫外光、超声波、臭氧等进行强化。

3.2催化臭氧氧化法

1935年Weiss提出,臭氧在水溶液中可与羟基OH–反应生成羟基自由基HO•,通过HO•与有机物进行氧化反应。虽然臭氧的氧化能力很强,但是臭氧氧化法要通过臭氧本身转化为羟基自由基,效率较低,所以单独用臭氧的氧化能力比不上羟基自由基。普通单独臭氧氧化的缺点是:

(1)虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力,但运行费用较高,对有机物的氧化具有选择性,在低剂量下和短时间内不能完全矿化污染物,且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程。

(2)反应的选择性较强,O3对有机物的矿化能力明显受剂量和时间的限制。

(3)臭氧对各种金属和非金属都有强的腐蚀性,故对设备的耐蚀性要求较高。

不过臭氧本身的氧化电位已很高,它破坏难降解有机物的能力也较强,目前在污染物废水的脱色、消毒、除臭等方面已获得广泛的应用。

催化臭氧氧化可分为两类:一是利用溶液中金属(离子)的均相催化臭氧氧化,二是利用固态金属、金属氧化物或负载在载体上的金属或金属氧化物的非均相催化臭氧氧化。催化臭氧氧化可克服单独臭氧氧化的缺点,从而变成更有实用价值的新型高级氧化技术

催化臭氧氧化作用也是利用反应过程中产生的大量高氧化性自由基(羟基自由基)来氧化分解水中的有机物,从而达到水质净化。羟基自由基非常活泼,与大多数有机物反应时速率常数通常为106~109L/(mol˙s)。故催化臭氧氧化的速率也比臭氧氧化高几个数量级。

催化臭氧氧化目前发现的主要问题是氧化速度还不算很快,尤其是对高浓度COD溶液的处理时间还较长,需要进一步改进。

南京德磊科技开发的德宇清新技术是新型催化臭氧氧化技术的杰出代表,它具有氧化力强,适用范围广,金属催化剂和设备的寿命长,除用电外不需添加任何药品,生产操作简单,成本极低等优点[9-10]。

3.3光催化氧化

光化学氧化法包括光激发氧化法(如O3/UV)和光催化氧化法(如TiO2/UV)。光激发氧化法主要以O3、H2O2、O2和空气作为氧化剂,在光辐射作用下产生羟基自由基HO•。光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂,使其在紫外光(UV)的照射下产生HO•,两者都是通过HO•的强氧化作用对有机污染物进行处理。其中,氧化效果较好的是紫外光催化氧化法,它的作用原理是让有机化合物中的C─C、C─N键吸收紫外光的能量而断裂,使有机物逐渐降解,最后以CO2的形式离开体系。

光催化氧化的优点:

(1)反应条件温和、氧化能力强。

(2)在染料废水、表面活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中,都能有效地进行光催化反应,使其转化为无机小分子,达到完全无害化的目的。

(3)光催化反应对许多无机物,如CN−、Au(CN)−2、I−、SCN−、Cr2O72−、Hg(CH3)2、Hg2+等的去除也有广阔的应用前景。

(4)可以破坏氰化物,以及电镀常用的各种有机螯合剂和添加剂,而达无害化。

(5)可以除去各种水中的微生物、细菌和霉菌。

(6)不仅可以破坏稀溶液(废水)中的有机物,而且可以破坏浓溶液(槽液)中的有机物。

(7)是一种非常清洁的干处理法,不会引入任何其他物质到体系中。

(8)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出,处理的深度比其他方法高。

光催化氧化的缺点:

(1)紫外光的吸收范围较窄,光能利用率较低,其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制,短波紫外线(波长小于1700Å)比长波的效果好,但短波紫外光较难获得。

延伸阅读:

Fenton(芬顿)高级氧化技术在水处理中的应用

污水处理高级氧化技术方法分类及原理

高级氧化技术—催化氧化(芬顿氧化)反应在高浓度废水处理中的应用

高级氧化技术方法你知道几种?

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