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3.4电解催化氧化
电化学氧化法是指通过阳极表面上放电产生的羟基自由基HO•的氧化作用,HO•亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应,从而去除污染物。研究表明,在酸性介质和PbO2固定床电极反应器中,经过5h的降解,苯胺的去除率可达97%以上;在碱性介质中,苯胺和4-氯苯胺在Pb箔上的阳极氧化呈现出一级反应特征,在3h内,这类物质的去除率为99%,而且所有的中间产物也可被彻底氧化。
含有卤代物和硝基化合物的废水通过电化学氧化处理,采用Ti、PbO2或碳纤维阳极,其去除率可达95%以上。Demmin等用可溶性的铁或铝为阳极,研究了地毯印染废水的电化学处理,BOD和COD去除率达50%~70%,色度去除率达90%以上。近年来,也有人利用O2在阴极还原为H202,而后生成羟基自由基(HO•),进而氧化有机物的新方法,可用于处理苯酚、苯胺、醛类及氰化物。
电解催化氧化的优点:
(1)电解装置设备简单,操作容易,控制方便,价格便宜。
(2)阳极可以氧化污染物,改变阳极材料可以破坏不同类型的有机物。
(3)阴极可以回收重金属,使破坏有机污染物与回收液中重金属同步进行,一举二得。
电解催化氧化的缺点是:
(1)可溶性的电极氧化法电极的消耗过大,电流效率偏低,反应器效率不高。
(2)用电化学法彻底分解水中有机物能耗较高,设备成本也较高,这是电化学法单独使用时需要克服的问题。
最近,南京赛佳环保有限公司发明了多维电催化高浓度工业废水处理设备(SGE-EC型),该设备是在传统的二维电解电极间装填粒状工作电极,形成多维电极结构。其主要特点是:阳极采用钛基涂层电极(DSA阳极),极板表而担载有多种催化物质涂层,具有高效、长寿命的特点。在阴、阳极问充填了附载有多种催化材料的导电粒子和不导电粒子,形成复极性粒子电极,提高了液相传质效率和电流效率。与传统二维电极相比,多维电极的面积比大大增加,且粒子间距小,因而液相传质效率高,大大提高了电流效率、单位时空效率、污水处理效率和有机物降解效果,同时对电导率低的废水也有良好的适应性。该法提高了常规电解催化的氧化能力,降低了阳极的消耗。
3.5湿式空气氧化和湿式催化氧化法
湿式催化氧化法(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,以空气中的O2为氧化剂,在液相中将有机污染物氧化为CO2、H2O等无机小分子或有机小分子的化学过程。
一般认为,湿式氧化反应是自由基反应,其过程分为链的引发、链的发展或传递以及链的终止几个阶段。链的引发阶段,主要是由分子氧与反应物分子作用生成烃基自由基(R•);链的发展或传递阶段,自由基与反应物分子相互作用,产生酯基自由基(ROO•)、羟基自由基(HO•)以及烃基自由基(R•),羟基自由基有强氧化性,可以氧化有机废物;链的终止阶段,自由基之问相互碰撞生成稳定的分子,使链的增长过程中断,反应停止。
美国兰达尔曾对多种农药废水进行湿式氧化法处理,当反应温度为204~316℃时,包括碳氯化合物和氯化物在内的多种化合物的分解率均接近99%。对于难氧化的氯化物,如多氯联苯、滴滴涕和五氯苯酚等,使用混合催化剂进行湿式氧化处理,其去除率可达85%以上。
湿式氧化技术和湿式催化氧化工艺在处理活性污泥、酿酒蒸发废水、造纸黑色废水、含氰(或腈)废水、农药等工业废水以及活性炭再生利用、煤氧化脱硫等方面都有重要的用途。到目前为止,世界上已有大约240套湿式氧化装置用于石化废碱液、烯烃生产洗涤液、丙烯腈生产废水等有毒有害工业废水的处理。
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