废水高级氧化处理的类型word范本精选
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有机废水的高级氧化处理方法流程(中英文版)英文文档:Title: Advanced Oxidation Processes for Organic Wastewater TreatmentAdvanced oxidation processes (AOPs) are essential techniques for the treatment of organic wastewater.These processes involve the use of strong oxidizing agents to break down organic pollutants into non-toxic substances.The AOPs commonly employed in organic wastewater treatment include Fenton"s reaction, photocatalysis, electrochemical oxidation, and ozonation.The AOPs for organic wastewater treatment typically involve the following steps:1.Pre-treatment: This step involves the removal of large solids and adjustment of pH to create favorable conditions for the subsequent AOPs.2.Fenton"s reaction: In this process, hydrogen peroxide and iron(II) ions are used as the oxidizing agents to degrade organic pollutants.The reaction is typically carried out at pH 3-5.3.Photocatalysis: Titanium dioxide (TiO2) is commonly used as a catalyst in this process.The wastewater is exposed to UV light, which activates the TiO2, leading to the degradation of organic pollutants.4.Electrochemical oxidation: In this process, an electric current is passed through the wastewater, facilitating the oxidation of organic pollutants at the anode and reduction at the cathode.5.Ozonation: Ozone is used as the oxidizing agent in this process.It is injected into the wastewater, where it reacts with organic pollutants, leading to their degradation.6.Post-treatment: This step involves the removal of any remaining oxidized products and adjustment of the pH to make the treated wastewater suitable for discharge or reuse.Advanced oxidation processes are effective in treating organic wastewater, as they can break down even the most persistent organic pollutants.However, they can be energy-intensive and require careful control of reaction conditions to ensure the complete degradation of organic pollutants.中文文档:标题:有机废水的高级氧化处理方法流程高级氧化处理(AOPs)是有机废水处理中不可或缺的技术。
污水处理高级氧化技术近年来,由于工业化发展的速度较快,致使工业企业的污水排放量剧增,造成的环境污染问题越来越严重。
在工业生产排放的废水中,有机废水的浓度较高、成分繁杂,且具有难降解、含毒性物质等特征。
因此,传统的污水处理技术已无法满足当今的污水处理要求,所以,有效处理此类工业废水已成为当务之急。
目前,先进的高级氧化法处理效果好、反应速度快、二次污染概率小且适用范围广。
因此,该技术已逐步应用于各种工业废水处理工艺中。
该技术按反应原理划分可分为臭氧氧化、光化学氧化、催化湿式氧化、电化学氧化、芬顿氧化等。
1、高级氧化法处理废水的研究进展1.1 臭氧氧化(1)臭氧氧化按照对污染物和臭氧的化学反应方式的不同,可分成二类。
一类是用臭氧直接和有机化合物反应,一般称为臭氧直接反应;另一类是臭氧先经过分解形成羟基自由基,再通过羟基自由基和有机产物进行直接化学反应,一般称为臭氧发生器间接化学反应。
在实际应用中,与臭氧的直接反应通常是通过打破有机物的双键结合,将大分子有机质转变为小分子,但总体氧化程度并不高,而破碎成小分子的有机物具备了较大的可生化性。
臭氧直接氧化是由于其选择能力较强、化学反应速度慢、以及对污染物的全面净化难度较大等特点,但可以对工业废水进行预处理,以此提高废水的B/C比。
而臭氧的间接处理化学反应基本原理为:臭氧在水体内先溶解形成羟基自由基(OH),然后羟基自由基再去氧化有机物。
该方法一般不具备化学选择性,但由于反应速度快、氧化程度高、污水处理效率好等优点,在工业废水处理中取得了较普遍的运用。
在臭氧处理间接化学反应中,臭氧在水体形成羟基自由基主要采用两种路径:①在碱性条件下,臭氧迅速溶解形成羟基自由基,且在紫外线光的影响下,臭氧形成羟基自由基;②在各种金属催化的影响下,臭氧形成羟基自由基。
国内学者对催化剂展开研究,以负载式二氧化钛为催化剂,对臭氧化合物在强催化作用下氧化对水溶性元素腐殖酸的影响开展了深入研究,结果显示,利用二氧化物能够增加对臭氧的氧化效果,其效果增加到了29.1%,而最终的腐植酸氧化物去除率更高达84.9%。
《高级氧化技术处理难降解有机废水的研究》篇一摘要:本文着重研究了高级氧化技术在处理难降解有机废水中的应用。
首先,概述了难降解有机废水的特点及传统处理方法的局限性。
接着,详细介绍了高级氧化技术的原理、分类及其在难降解有机废水处理中的优势。
最后,通过实验数据和分析,探讨了高级氧化技术在实际应用中的效果,并对其未来发展进行了展望。
一、引言随着工业化的快速发展,难降解有机废水的排放量不断增加,给环境带来了严重的污染问题。
难降解有机废水具有成分复杂、毒性大、生物难降解等特点,传统的处理方法往往难以达到理想的处理效果。
因此,研究高效、环保的难降解有机废水处理方法显得尤为重要。
高级氧化技术作为一种新兴的处理技术,具有高效、环保、无二次污染等优点,成为当前研究的热点。
二、难降解有机废水特点及传统处理方法难降解有机废水是指那些难以通过传统生物处理方法进行降解的有机废水。
这类废水通常具有成分复杂、毒性大、生物难降解等特点。
传统的处理方法包括物理法、化学法和生物法等,但往往存在处理效率低、产生二次污染等问题。
三、高级氧化技术原理及分类高级氧化技术是一种利用强氧化剂(如羟基自由基)来降解有机污染物的技术。
其原理是通过产生高活性的羟基自由基,与有机物发生加成、取代、电子转移等反应,最终将有机物降解为低分子量化合物,甚至矿化为二氧化碳和水。
高级氧化技术主要分为均相催化氧化和非均相催化氧化两大类。
均相催化氧化主要利用Fenton试剂等均相催化剂进行氧化反应;非均相催化氧化则主要利用光催化、电催化等手段进行氧化反应。
此外,还有湿式氧化法、超临界水氧化法等高级氧化技术。
四、高级氧化技术在难降解有机废水处理中的应用及优势高级氧化技术在难降解有机废水处理中具有显著的优势。
首先,高级氧化技术产生的羟基自由基具有极强的氧化能力,能够快速地将有机物降解为低分子量化合物或矿化为二氧化碳和水。
其次,高级氧化技术对pH值和温度的适应性较强,可以在较宽的范围内进行操作。
污水处理中的高级氧化技术在当今社会,随着工业化和城市化进程的加速,污水的排放量不断增加,水质也变得越来越复杂。
传统的污水处理方法在应对一些难降解的有机污染物时往往显得力不从心。
为了更有效地去除污水中的有害物质,保护生态环境和人类健康,高级氧化技术应运而生。
高级氧化技术是一种利用强氧化剂或产生具有强氧化能力的自由基,将污水中的有机污染物氧化分解为无害物质的处理方法。
与传统的污水处理技术相比,它具有氧化能力强、反应速度快、适用范围广等优点。
常见的高级氧化技术包括芬顿氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法等。
芬顿氧化法是高级氧化技术中应用较为广泛的一种。
它是以亚铁离子(Fe²⁺)和过氧化氢(H₂O₂)为试剂,在酸性条件下产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)。
羟基自由基能够迅速氧化分解有机污染物,将其转化为二氧化碳、水和无机离子等无害物质。
芬顿氧化法对于处理含有芳香族化合物、硝基化合物等难降解有机物的污水具有良好的效果。
然而,该方法也存在一些不足之处,例如需要在酸性条件下进行,反应后会产生大量的铁泥,需要进一步处理。
臭氧氧化法是利用臭氧(O₃)的强氧化性来降解有机污染物。
臭氧具有较高的氧化电位,可以直接与有机物发生反应,也可以分解产生羟基自由基等活性氧物种进行氧化。
臭氧氧化法在去除异味、脱色、消毒等方面表现出色,对于一些生物难降解的有机物也有较好的处理效果。
但臭氧的制备成本较高,且臭氧在水中的溶解度有限,限制了其大规模应用。
光催化氧化法是利用半导体材料(如二氧化钛 TiO₂)在光照条件下产生电子空穴对,进而生成具有强氧化性的物质来降解有机污染物。
这种方法具有反应条件温和、能耗低、无二次污染等优点。
然而,光催化氧化法的效率受到光照强度、催化剂性质和用量等因素的影响,目前仍处于研究和发展阶段。
湿式氧化法是在高温(125 320℃)、高压(05 20 MPa)条件下,利用氧气或空气将有机污染物氧化分解的方法。
《高级氧化技术在废水处理中的应用进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展,废水排放量不断增加,给环境带来了巨大的压力。
废水处理技术的研究与开发显得尤为重要。
高级氧化技术(AOPs)作为一种高效、环保的废水处理方法,近年来受到了广泛关注。
本文将就高级氧化技术在废水处理中的应用进展进行详细阐述。
二、高级氧化技术的概述高级氧化技术是指利用强氧化剂(如羟基自由基等)产生的强氧化性,将废水中的有机污染物快速、高效地矿化成无害物质的技术。
该技术具有反应速度快、处理效率高、无二次污染等优点。
三、高级氧化技术在废水处理中的应用1. 光催化氧化技术光催化氧化技术是利用光激发催化剂产生电子和空穴,通过空穴与水或水中的氧发生反应,产生强氧化性的羟基自由基等中间体,从而达到降解有机物的目的。
近年来,该技术在废水中有机污染物的去除方面取得了显著的成果。
2. 湿式氧化技术湿式氧化技术是在高温高压条件下,利用强氧化剂(如氧气、过氧化氢等)与废水中的有机物进行反应,将有机物迅速转化为二氧化碳和水等无害物质。
该技术适用于处理高浓度、难降解的有机废水。
3. 电化学氧化技术电化学氧化技术是通过电化学反应产生强氧化剂,如羟基自由基等,对废水中的有机物进行降解。
该技术具有操作简便、设备紧凑等优点,适用于处理含有重金属离子和有机污染物的废水。
四、高级氧化技术的进展与挑战随着研究的深入,高级氧化技术在废水处理中的应用不断拓展。
近年来,研究者们针对不同类型废水的特点,开发了多种新型的高级氧化技术。
例如,结合光催化与电化学的复合技术,以及利用超声波、微波等物理手段辅助的高级氧化技术等。
这些技术的出现为废水处理提供了更多的选择。
然而,高级氧化技术在应用过程中仍面临一些挑战。
例如,催化剂的活性和稳定性问题、反应条件的优化以及处理成本的控制等。
此外,对于某些特定类型的废水,如何提高处理效率、降低能耗和减少二次污染等问题也是亟待解决的难题。
五、未来展望未来,随着环保要求的不断提高和科技的进步,高级氧化技术在废水处理中的应用将更加广泛。
《高级氧化法污水处理技术综述》篇一一、引言随着工业化的快速发展,水资源的污染问题日益突出,其中污水处理成为环境保护领域的重点研究方向。
高级氧化法(Advanced Oxidation Process,AOP)以其高效的有机物去除能力和良好的处理效果,在污水处理领域得到了广泛的应用。
本文旨在全面综述高级氧化法污水处理技术的原理、特点、应用及发展趋势。
二、高级氧化法污水处理技术的原理与特点高级氧化法污水处理技术主要是利用强氧化剂(如羟基自由基)产生的高活性物种来降解水中的有机污染物。
其基本原理是利用强氧化剂产生羟基自由基(·OH),·OH具有极强的氧化能力,能够无选择性地与有机物发生反应,将其彻底矿化。
该技术具有以下特点:1. 高效性:能够快速、有效地去除水中的有机污染物。
2. 适用性广:适用于处理各种类型的有机废水,如染料废水、农药废水等。
3. 绿色环保:处理过程中不产生二次污染,处理后的水体对环境无害。
三、高级氧化法污水处理技术的应用1. 传统高级氧化法传统的高级氧化法主要包括Fenton法、UV/H2O2法和UV/O3法等。
其中Fenton法利用亚铁离子和过氧化氢的协同作用产生·OH;UV/H2O2法则是在紫外光照射下利用过氧化氢产生·OH。
这些方法在污水处理中均取得了良好的效果。
2. 新型高级氧化法随着研究的深入,新型的高级氧化法如光催化氧化法、电化学氧化法等逐渐兴起。
光催化氧化法利用光催化剂(如TiO2)在光照条件下产生·OH来降解有机物;电化学氧化法则是在电场作用下直接或间接地产生·OH以去除水中的有机物。
这些新型的AOPs在污水处理领域有着广泛的应用前景。
四、高级氧化法污水处理技术的发展趋势随着环保标准的提高和能源资源的日益紧张,高级氧化法污水处理技术将朝着更加高效、绿色和可持续的方向发展。
具体表现在以下几个方面:1. 技术创新:进一步开发新型的高级氧化技术,如结合光催化、电化学和生物技术等手段,提高处理效率。
《高级氧化法处理难降解有机废水的研究》篇一摘要:本文系统研究了高级氧化法在处理难降解有机废水中的应用。
通过分析不同高级氧化技术的原理、特点及处理效果,探讨了其在工业废水处理中的潜在优势与挑战。
本文旨在为相关领域的研究者与实践者提供理论支持和实践指导。
一、引言随着工业的快速发展,难降解有机废水的处理成为了环境保护领域的重点与难点。
这些废水通常含有有毒有害物质,直接排放将严重污染水体环境。
传统的处理方法往往难以完全降解这些有机物,而高级氧化法则是一种新兴的处理技术,能够有效地解决这一问题。
二、高级氧化法概述高级氧化法是指利用物理、化学或生物方法产生具有强氧化能力的物质(如羟基自由基等),使有机物在短时间内迅速氧化分解为低分子量化合物或完全矿化为二氧化碳和水的方法。
其特点包括反应速度快、处理效率高、无二次污染等。
三、常见的高级氧化法及其原理1. 湿式氧化法:在高温高压条件下,利用氧气或空气作为氧化剂,将有机物直接氧化为二氧化碳和水。
2. 光催化氧化法:利用光催化剂(如二氧化钛)在光照条件下产生羟基自由基等强氧化剂,进而将有机物氧化分解。
3. 电化学氧化法:通过电解水产生强氧化性的活性氯等物质,将有机物进行电化学氧化。
4. 声波空化法:利用声波产生的空化效应,使水分子在瞬间产生高温高压环境,从而引发有机物的热解和氧化。
四、高级氧化法处理难降解有机废水的实验研究本部分详细描述了采用高级氧化法处理难降解有机废水的实验过程及结果分析。
通过对不同工艺参数(如温度、pH值、反应时间等)的调整,研究各工艺条件对处理效果的影响。
同时,采用现代分析手段(如紫外-可见光谱、高效液相色谱等)对处理前后的水质进行对比分析,验证了高级氧化法的有效性。
五、处理效果与评价实验结果表明,高级氧化法在处理难降解有机废水方面具有显著优势。
其处理效果受多种因素影响,如废水的初始浓度、pH 值、温度等。
通过优化工艺参数,可以显著提高处理效率,降低处理成本。
污水处理高级氧化技术方法分类及原理分析
前言:高级氧化处理技术作为物化处理技术之一,具有处理效率高、对有毒污染物破坏较彻底等优点而被广泛应用于有毒难降解工业废水的预处理工艺中,已经逐渐成为水处理技术研究的热点。
目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。
一、化学氧化技术
化学氧化技术常用于生物处理的前处理。
一般是在催化剂作用下,用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性,或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。
1芬顿氧化法
该技术起源于19世纪90年代中期,由法国科学家H.J.Fenton提出,在酸性条件下,H2O2在Fe2+离子的催化作用下可有效的将酒石酸氧化[2],并应用于苹果酸的氧化。
长期以来,人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂,反应产生羟基自由基式为:Fe2++H2O2——Fe3++OH-+·OH,且反应大都在酸性条件下进行。
污水处理技术中的高级氧化技术方法你知道几种高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,AOPs)是一种用于处理难降解有机污染物的先进水处理技术。
它在水处理过程中通过氧化反应来去除有机污染物,并降低水体中有毒物质的浓度。
以下是几种常见的高级氧化技术方法:1. 臭氧氧化法(Ozone Oxidation):臭氧被广泛应用于水处理过程中,可以有效去除有机物、微生物和色度等污染物。
臭氧氧化采用氧化反应,生成具有较高氧化能力的活性氧物种,如超氧自由基(O2-)、羟基自由基(·OH)等,从而有效降解有机污染物。
2. Fenton反应(Fenton Reaction):Fenton反应是一种通过加入过氧化氢和铁盐催化剂来产生高度活性羟基自由基(·OH)的氧化方法。
在Fenton反应中,过氧化氢和铁盐在适宜的条件下反应,产生大量的羟基自由基,进一步降解有机污染物。
3. 光催化氧化(Photocatalytic Oxidation):光催化氧化是利用半导体催化剂吸收光能进行氧化反应的技术。
常用的光催化剂有二氧化钛(TiO2)、锌氧化物(ZnO)等。
当光催化剂吸收光能后,激发电子从价带跃迁至导带,并在催化剂表面发生氧化还原反应,生成高度活性的羟基自由基和超氧自由基等。
这些活性物种可以降解或转化有机污染物。
4. 过氧化氢氧化法(Hydrogen Peroxide Oxidation):过氧化氢是一种氧化性较强的物质,在高级氧化技术中广泛应用。
过氧化氢氧化法通过加入适量的过氧化氢来氧化有机污染物,产生氢氧自由基(·OH)等活性物种,进而降解污染物。
5. 电化学氧化法(Electrochemical Oxidation):电化学氧化法采用电化学反应来将有机污染物氧化为无害的产物。
主要有两种方式:电化学氧化还原(Electrochemical Redox)和电解(Electrolysis)。
废水高级氧化处理的类型、原理及特点高级氧化技术(Advanced Oxidation Process,AOP)是指氧化能力超过所有常见氧化剂或氧化电位接近或达到羟基自由基HO•水平,可与有机污染物进行系列自由基链反应,从而破坏其结构,使其逐步降解为无害的低分子量的有机物,最后降解为CO2、H2O和其他矿物盐的技术。
高级氧化技术已成为治理生物难降解有机有毒污染物的重要手段,在印染、化工、农药、造纸、电镀和印制板、制药、医院、矿山、垃圾渗滤液等废水的处理上已获得应用。
它的优点是:(1)通过反应产生的羟基自由基将难降解的有毒有机污染物有效地分解,直至彻底地转化为无害的无机物,如CO2、N2、SO4-、PO43-、O2、H2O等,没有二次污染,这是其他氧化法难以达到的。
(2)反应时间短、反应速度快,且过程可以控制、无选择性,能将多种有机污染物全部降解。
它的缺点是:(1)处理过程有的过于复杂、处理费用普遍偏高、氧化剂消耗大,碳酸根离子及悬浮固体对反应有干扰。
(2)仅适用于高浓度、小流量的废水的处理,低浓度、大流量的废水应用难。
1废水高级氧化处理的类型:高级氧化技术主要分为Fenton氧化法、臭氧联合氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法和超声氧化法等几类氧类氧化法等几类。
1.1Fenton氧化法Fenton氧化法。
1894年,法国人H.J.HFenton发现采用Fe2++H2O2体系能氧化多种有机物。
为纪念他后人将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂,它能高效氧化去除一般废水处理技术无法去除的难降解有机物。
近年来,许多学者倾向于将Fenton氧化法与其他处理方法结合起来处理有机废水,如微电解法、超声波法、生物处理法等等。
Fenton试剂法处理废水的实质是二价铁离子(Fe2+)与过氧化氢之间的链反应催化生成羟基自由基(·OH),其具有较强的氧化能力,·OH与有机物RH反应生成游离基(R·),(R·)则进一步氧化生成CO2和H2O,,从而大大降低废水的COD。
另一方面,·OH具有很高的电负性或亲电性,它的电子亲和能力达569.3kJ之高,具有很强的加成反应特性,因而Fenton试剂可无选择性或低选择性的氧化水中的大多数有机污染物,特别适用于生物难降解、生物低降解或一般化学氧化剂难以奏效的有机污染物的氧化处理。
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。
1.2臭氧联合氧化法臭氧O3因其氧化能力强在水处理中得到广泛的应用,在污水消毒、除色、除臭、去除COD方面均有很好的效果。
单独采用臭氧氧化处理存在着臭氧利用率低、降解效果差等问题。
为提高臭氧利用率及其氧化能力,将多种催化手段与臭氧进行有机结合,促进臭氧分解生成具有更强氧化能力的·OH,形成了臭氧联合氧化法。
O3在水中生成·OH主要有3种途径:在碱性条件下,在紫外光(03/UV)作用下以及在金属催化下。
具体方法包括03/催化剂、03/UV,03/H2O2,及03/超声波等技术,这些氧化技术可使臭氧在水处理过程中发挥更大的作用,将水中有机物尽可能地氧化降解。
臭氧联合氧化法的研究与应用还处于起步阶段,相关的工艺和配套设备还不够完善,仍存在一些需要进一步深入研究解决的问题。
首先,03的在水中溶解度较低,如何有效地使03溶于水,提高03的利用效率需进一步研究解决;其次,由于03产生效率较低,能耗大,研究高效低能耗的臭氧发生装置也成为当前要解决的关键问题之一;再次,03与其它技术的联合使用,需要研制出催化效果好、寿命长、重复利用率高的催化剂。
1.3湿式氧化法湿式氧化法(Wet Air Oxidation,简称WAO)是在高温(125-320℃}、高压(0.5-20MPa}下,利用氧化剂(起初为空气或氧气,现在也使用其它氧化剂,如03,H2O2等)将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水或小分子有机物,从而达到去除污染物的目的[l4]。
上世纪70年代在传统湿式氧化法的基础上提出了催化湿式氧化法(Catalytic Wet Air Oxidation,简称CWAO),它在WAO工艺基础上添加了适宜的催化剂,降低了反应温度及压力,提高了有机物的氧化速率,提高了氧化效率,从而降低了操作费用和设备投资。
与常规方法相比,湿式氧化法具有适用范围广,处理效率高,极少有二次污染,氧化速率快,可回收能量及有用物料等特点,因而受到了世界各国科研人员的广泛重视,是一项很有发展前途的水处理方法。
传统WAO已经获得成熟的工业应用,但由于其固有的缺陷,在实际推广应用中仍受到限制。
WAO一般要在高温高压的条件下进行,对设备材料要求高(耐高温、高压并耐腐蚀),设备的一次性投资费用大。
目前WAO仅适于小流量高浓度的废水处理,对于低浓度大水量的废水则很不经济。
另外,即使在很高的温度下,WAO对废水中某些有机物如多氯联苯、小分子梭酸等的去除效果也不理想,难以做到完全氧化。
CWAO在一定程度上克服了传统WAO的缺点,但还需要在广谱高效催化剂的研制、反应器材料、结构和操作方式的改进方面进行大量的研发工作。
1.4超临界水氧化法将水的温度和压力升高到临界点(温度374℃、压力22.1MPa)以上,水的密度、介电常数、粘度、扩散系数等就会发生巨大的变化[}zo},水就会处于一种既不同于气态,也不同于液态和固态的流体状态—超临界状态,此状态下的水被称为超临界水。
超临界水具有许多特殊的性质,如极强的溶解能力、高度可压缩性,非极性有机物能够完全溶于水中,氧气和空气也能以任意比例溶于水中,而无机组分的溶解度则很小。
超临界水氧化法(SupercriticalWaterOxidation,简称SCWO)就是以超临界水作为反应介质来氧化分解水中污染物的废水处理方法。
超临界水氧化法的反应温度一般为400-600℃,压力为30-50MPa,氧化剂一般用氧气或者过氧化氢。
与其他氧化处理技术相比,超临界水氧化法具有如下明显的优越性:(1)应用范围广,几乎对所有有机污染物均可进行氧化分解。
(2)在超临界水中,氧化剂、有机物和水形成均一相,传质速率快,氧化效率高,反应迅速彻底,水中有机物的去除率可达99.9%以上。
(3)水中有机物浓度达到2%以上时,有机物氧化释放出的反应热可以维持反应所需的热量,反应一旦开始就可以自己维持,无需外界供热。
(4)反应在密闭容器中进行,密封条件极好,有利于有毒、有害物质的氧化处理,不会给环境带来二次污染。
(5)反应器结构简单,使用较小体积的反应器就可以处理较大流量的有机污染物,有利于工业实际运行。
超临界水氧化的缺点是:(1)需要高温高压,且需特别的设备,投资大,成本高,要专业人员管理与维护,推广应用较困难。
(2)仍有诸如盐沉淀、腐蚀及基础数据缺乏等问题还没有得到根本的解决。
这些问题在一定程度上阻碍了超临界水氧化法的工业化进程。
超临界水氧化法由于其反应速度快,氧化程度彻底而越来越受到人们的关注,如何通过催化剂来降低反应条件或缩短反应停留时间,提高反应转化率,成为该领域的一个研究热点。
1.5光催化氧化法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、H2O、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-、Cr2O2-7、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。
(2)光催化需要解决透光度的问题,因为某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过,会影响光催化效果。
(3)目前使用的催化剂多为纳米颗粒(太大时催化效果不好),回收困难,而且光照产生的电子-空穴对易复合而失活。
将光催化氧化技术与其他高级氧化技术联合使用,可以提高处理效率,增强氧化能力,近年来受到研究者的重视。
1.6超声氧化法超声化学氧化主要是利用频率在15 kHz-1 MHz的声波,在微小的区域内瞬问高温高压下产生的氧化剂(如HO•)去除难降解有机物。
另外一种是超声波吹脱,主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理。
以一定频率和压强的超声波照射溶液时,在声波负压作用下溶液中产生了空化泡,在随后的声波正压相的作用下空化泡迅速崩溃,整个过程发生在纳秒至微秒的时问内,气泡快速崩溃伴随着气泡内蒸气相的绝热压缩,产生瞬时的高温高压,形成所谓的“热点”,同时产生有强烈冲击力的高速微射流。
进入空化泡中的水蒸气在高温高压下发生分裂及链式反应,产生HO•、HOO•、H•等自由基以及H2O2、H2等物质。
声化学反应的途径主要包括高温高压热解反应和自由基氧化反应两种。
超声氧化的优点有:(1)设备易得,操作简单,使用方便。
(2)可把有毒有机物降解为毒性较小甚至无毒的小分子,降解速度快,不会造成二次污染等问题。
例如对卤代烃、卤代脂肪烃等,光催化氧化、臭氧氧化、生物处理均难以降解,而超声降解时却可取得很好的效果。
超声氧化的缺点:(1)超声波的产生需要消耗大量的能量。