非均相催化氧化处理技术综述
非均相催化臭氧氧化同时去除COD和氨

DOI :10.19965/ki.iwt.2022-0119第42卷第12期2022年12月Vol.42No.12Dec.,2022工业水处理Industrial WaterTreatment非均相催化臭氧氧化同时去除COD 和氨氮的研究韦丹1,陈捷2,孙逊3(1.辽宁省大连生态环境监测中心,辽宁大连116023;2.大连理工大学环境学院,辽宁大连116023;3.济南市市政工程设计研究院(集团)有限责任公司,山东济南250003)[摘要]随着我国城市化进程及工业的加速发展,污染物排放量随之增加,污水处理的相关排放标准愈发严格,城市污水的深度处理已成为研究热点。
COD 和氨氮是城镇污水中含有的最主要的两种污染物。
通过小试及中试探讨了非均相催化臭氧氧化工艺在某污水处理厂深度处理去除COD 和氨氮中的应用。
通过基于中心组合设计的响应面法,考察了臭氧投加量和接触反应时间的影响及其交互作用。
同时建立了以COD 和氨氮去除量为响应值的二次响应曲面模型,并用方差分析对模型进行验证。
结果表明,DL -002催化剂可催化臭氧氧化同时去除COD 和氨氮。
臭氧投加量对COD 和氨氮去除量的影响更显著,增加臭氧投加量或延长接触反应时间可提高COD 和氨氮去除量。
优化结果显示,在接触反应时间为20min 、臭氧投加量为25mg/L 的条件下,COD 去除量为10mg/L 、氨氮去除量为0.65mg/L 。
采用专属催化剂代替催化臭氧氧化池中现有的催化剂,同时去除COD 和氨氮并实现达标排放的方案完全可行。
[关键词]非均相;催化臭氧氧化;深度处理;城镇污水[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2022)12-0136-06Study on heterogeneous catalytic ozonation for removalof COD and ammonia nitrogenWEI Dan 1,CHEN Jie 2,SUN Xun 3(1.Dalian Environmental Monitoring Center ,Dalian 116023,China ;2.School of Environment ,Dalian Univer⁃sity of Technology ,Dalian 116023,China ;3.Ji ’nan Municipal Engineering Design andResearch Institute Co.,Ltd.,Ji ’nan 250003,China )Abstract :With the accelerated development of urbanization and industry in China ,pollutant emissions have in⁃creased ,and the relevant discharge standards for wastewater treatment have become more and more stringent ,and the advanced treatment of urban wastewater has become a research hotspot.COD and ammonia nitrogen are the two most important pollutants contained in urban wastewater.The application of heterogeneous catalytic ozonation pro⁃cess in the advanced treatment of COD and ammonia nitrogen removal in a wastewater treatment plant was exploredthrough small -scale and pilot tests.The effects of ozone dosage and contact time and their interactions were investi⁃gated by the response surface method based on the central combination design.A quadratic response surface model with COD and ammonia nitrogen removal as response values was also developed ,and the model was validated by variance analysis.The results showed that DL -002catalyst could catalyze ozonation and remove COD and ammonianitrogen simultaneously.The effect of ozone dosage on the removal of COD and ammonia nitrogen was more signifi⁃cant.Increasing the ozone dosage or extending the contact time could improve the removal of COD and ammonia ni⁃trogen.The optimized results showed that under the conditions of contact reaction time of 20min and ozone dosage of 25mg/L ,the COD removal was 10mg/L and the ammonia nitrogen removal was 0.65mg/L.The solution of using a proprietary catalyst instead of the existing catalyst in the catalytic ozonation tank to remove COD and ammonia ni⁃trogen simultaneously and achieve the standard discharge was fully feasible.Key words :heterogeneous ;catalytic ozonation ;advanced treatment ;urban wastewater工业水处理2022-12,42(12)韦丹,等:非均相催化臭氧氧化同时去除COD 和氨氮的研究随着排放标准的日趋严格,传统废水处理技术已经无法满足要求,解决问题的关键之一是生化处理之后需进行深度处理。
非均相高级氧化技术和均相的区别__概述说明

非均相高级氧化技术和均相的区别概述说明1. 引言1.1 概述高级氧化技术是一类利用高活性氧化物对有机污染物进行降解的环境处理方法。
根据反应介质的不同,高级氧化技术可以分为非均相高级氧化技术和均相氧化技术两大类。
本文将重点讨论非均相高级氧化技术与均相氧化技术之间的区别。
1.2 文章结构本文将按照如下结构来叙述非均相高级氧化技术和均相氧化技术的区别:第2节:非均相高级氧化技术的定义、原理、应用领域以及优缺点;第3节:均相氧化技术的定义、原理、应用领域以及优缺点;第4节:详细讨论非均相高级氧化技术与均相氧化技术之间的差异,包括反应条件和环境要求、反应速率和效率以及应用范围等方面;第5节:总结文章主要观点与发现结果,并提出对未来研究的建议或展望。
1.3 目的本篇长文旨在比较非均相高级氧化技术与均相氧化技术之间的差异,探讨其在应用领域和效率等方面的优劣。
通过这样的比较分析,可以更加清晰地了解两者的特点和适用场景,并对未来的研究方向提供一定的指导和展望。
2. 非均相高级氧化技术:2.1 定义和原理:非均相高级氧化技术是一种通过引入氧化剂来促进有机物降解的处理方法。
该技术利用非均相介质中的氧化剂(例如过氧化氢、臭氧、高锰酸钾等)与目标污染物接触,从而使污染物分子发生氧化反应,进而转化成较为稳定或较不有害的产物。
其基本原理为在反应体系中引入强氧化性物质,通过剥夺原污染物分子中的电子,使得其发生断裂或转化成次级产物。
2.2 应用领域:非均相高级氧化技术广泛应用于水和废水处理领域。
这项技术被用于去除各种有机污染物,包括挥发性有机化合物、农药残留、苯类和酚类等有机废物。
此外,在大气净化以及固体废弃物处理方面也具备潜力。
2.3 优缺点:非均相高级氧化技术具有以下优点:- 高效性: 气体相和液体相中的有机污染物可高效地被氧化剂降解。
- 通用性: 非均相高级氧化技术适用于多种有机污染物,应用领域广泛。
- 不产生二次污染: 副产品通常具有较低的毒性或是可以进一步处理。
非均相催化臭氧氧化作用机理研究进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期非均相催化臭氧氧化作用机理研究进展高雨飞1,鲁金凤1,2,3(1 南开大学环境科学与工程学院,天津 300350;2 南开大学天津市跨介质复合污染环境治理技术重点实验室,天津 300350;3 南开大学环境污染过程与基准教育部重点实验室,天津 300350)摘要:高级氧化技术作为治理难降解污染物、污水提标改造的有效处理技术发展迅速。
非均相催化臭氧氧化因氧化效率高、使用便捷等优势受到广泛关注。
当前研究主要集中于对高效催化剂制备及其降解效能方面,而对非均相催化臭氧氧化机理方面的探索和总结尚不完善。
本文根据非均相催化剂类型差异系统综述了催化臭氧氧化体系中重要的吸附作用机理以及催化氧化作用机理,讨论了金属氧化物材料的表面羟基、路易斯活性位点、氧化还原电偶,非金属材料的电子来源差异、表面官能团,复合材料的复合特性对臭氧的吸附与活性氧物种产生的影响。
同时总结了非均相催化氧化过程中活性氧物种之间的产生、转化与鉴定以及详细的羟基自由基和超氧自由基的相互转化过程,为后续发展非均相催化臭氧氧化技术提供参考。
关键词:非均相催化臭氧氧化;氧化还原电偶;电子来源;活性氧物种中图分类号:X-1 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)S1-0430-09Mechanism of heterogeneous catalytic ozone oxidation:A reviewGAO Yufei 1,LU Jinfeng 1,2,3(1 College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China; 2 Tianjin Key Laboratory of Environmental Technology for Complex Trans-Media Pollution, Nankai University, Tianjin 300350, China; 3 KeyLaboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Nankai University,Tianjin 300350, China)Abstract: Advanced oxidation has developed rapidly as an effective technology for the treatment ofrefractory pollutants and sewage upgrading. Heterogeneous catalytic ozone oxidation has attracted wideattention due to its advantages of high oxidation efficiency and convenient use. The current research mainly focuses on the preparation of highly efficient catalyst and its degradation efficiency, while theexploration and summary of the mechanism of heterogeneous catalytic ozone oxidation are not perfect. In this paper, the important adsorption mechanism and the catalytic oxidation mechanism in the catalyticozone oxidation system were summarized according to the type difference of heterogeneous catalysts. The effects of surface hydroxyl group, Lewis active site and redox coupling of metal oxide materials, electronic source differences and surface functional groups of non-metallic materials, and composite characteristics of composite materials on the adsorption of ozone and reactive oxygen species production were discussed.At the same time, the generation, transformation and identification among reactive oxygen species and the综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0507收稿日期:2023-04-03;修改稿日期:2023-05-10。
非均相催化技术

非均相催化技术
非均相催化技术是指将催化剂与反应物分离的反应系统中的催
化反应。
它是一种常见的工业化学反应技术,适用于液态、气态、固态反应等各种条件下。
非均相催化技术广泛应用于石油化工、化工、环保等领域。
其中最常见的应用是氧化、加氢、裂解和重排等反应。
非均相催化技术比均相催化技术具有更高的反应效率和选择性,因为催化剂只与反应物接触,在反应后可以方便地被分离和回收,从而降低了催化剂的浪费和环境影响。
非均相催化技术的主要优点是其高效性和灵活性。
由于它适用于多种反应条件,因此它可以应用于不同的催化反应。
另外,非均相催化技术还可以在不同的催化剂和反应物中进行选择,并可以改变反应条件以获得所需的产品,从而提高了产率和选择性。
非均相催化技术还可以应用于环保领域,如减少污染和废物处理。
使用催化反应可以将有害物质转化为更安全和有用的化合物,从而减少对环境的污染和改善资源利用效率。
总之,非均相催化技术作为一种重要的工业化学反应技术,在不同的领域得到了广泛的应用和推广。
它不仅可以提高反应效率和选择性,还可以减少催化剂的浪费和环境污染,是一种非常有前景的技术。
- 1 -。
非均相催化氧化课件

催化剂的活性组分
金属元素
如铂、钯、铱等贵金属和铜、铁、钴等过渡金属,具有催化 活性的中心。
非金属元素
如氧、硫、磷等,作为氧化还原中心或酸性中心参与催化反 应。
催化剂的载体
硅酸盐载体
如硅藻土、石英等,具有良好的热稳定性和化学 稳定性。
活性碳载体
具有较大的比表面积和良好的孔结构,能够提高 催化剂的分散度和活性。
有机物的选择性氧化
总结词
非均相催化氧化在有机物的选择性氧化中具有独特优势,可以实现高选择性、高收率的氧化反应。
详细描述
在有机物的选择性氧化中,非均相催化氧化能够有效地控制反应条件,使有机物在氧化过程中只发生 特定的反应,从而获得高纯度、高附加值的氧化产物。这种方法在制药、精细化工等领域具有广泛的 应用前景。
探究催化剂表面的活性中心,理解活性中心与反应物之间的相互作 用机制,为催化剂的设计和优化提供理论支持。
反应动力学
研究反应的动力学过程,建立反应速率方程,为反应条件的优化和 控制提供依据。
反应过程的优化与控制
反应条件优化
通过实验研究,探索最佳的反应温度、压力、浓度等条件,提高 反应效率和产物选择性。
实验流程
反应物通入反应器,在催化剂的作用 下进行氧化反应,产物通过收集系统 进行收集,同时对反应温度、压力进 行控制和监测。
实验操作方法
催化剂装填
按照实验要求,将催化剂装填 入反应器中。
反应物通入
将反应物通入反应器中,调整 流量和温度。
氧化反应
在催化剂的作用下进行氧化反 应。
产物收集
对产物进行收集,记录数据。
求。
多功能催化剂
研究能够同时实现多种催化功能的 催化剂,如氧化还原、酸碱催化等 ,以提高催化效率。
非均相催化体系氧化机理

非均相催化体系氧化机理一般而言,非均相催化体系氧化反应的机理可分为吸附、表面反应和脱附三个步骤。
首先,反应物分子在催化剂表面吸附。
这一步骤的速率由吸附速率决定,吸附速率受到催化剂表面的活性位点数量和反应物浓度的影响。
吸附后,反应物分子与催化剂表面的活性位点发生反应,形成吸附态中间体。
这一步骤的速率由表面反应速率决定,表面反应速率受到催化剂表面活性位点的活性和吸附态中间体的稳定性的影响。
最后,产物分子从催化剂表面脱附,释放出来。
这一步骤的速率由脱附速率决定,脱附速率受到产物浓度和催化剂表面的吸附能力的影响。
非均相催化体系氧化反应的机理还受到催化剂的性质和反应条件的影响。
催化剂的性质包括催化剂的种类、晶面结构、晶格缺陷以及催化剂与反应物之间的相互作用等。
反应条件包括温度、压力、反应物浓度以及反应物之间的配比等。
这些因素都会对反应的速率和选择性产生影响。
在非均相催化体系氧化反应中,催化剂的种类是一个重要的因素。
常见的催化剂包括金属催化剂、金属氧化物催化剂和酸碱催化剂等。
金属催化剂通常具有较高的活性和选择性,但对于某些反应物来说,金属催化剂的选择性可能不够高。
金属氧化物催化剂具有较高的选择性,但活性可能较低。
酸碱催化剂具有较高的活性和选择性,但对于某些反应物来说,酸碱催化剂的选择性可能不够高。
因此,在设计非均相催化体系氧化反应时,需要根据具体的反应物和反应条件选择合适的催化剂。
在非均相催化体系氧化反应中,反应物的浓度和反应条件也会对反应的速率和选择性产生重要影响。
较高的反应物浓度通常可以增加反应速率,但过高的反应物浓度可能会导致产物的选择性下降。
适当的反应条件可以提高反应的速率和选择性,但过高或过低的温度、压力或反应物配比均可能导致反应效果下降。
非均相催化体系氧化反应的机理是一个复杂的过程,受到多种因素的综合影响。
了解和掌握非均相催化体系氧化反应的机理对于合理设计和优化反应过程具有重要意义。
通过调控催化剂的性质和反应条件,可以实现高效、高选择性的氧化反应。
《2024年非均相UV-Fenton处理难降解有机废水研究》范文
《非均相UV-Fenton处理难降解有机废水研究》篇一非均相UV-Fenton处理难降解有机废水研究一、引言随着工业化的快速发展,难降解有机废水的处理已成为环境保护领域的重要课题。
非均相UV/Fenton技术作为一种新兴的高级氧化技术,因其高效、环保的特性,在难降解有机废水的处理中得到了广泛的应用。
本文旨在探讨非均相UV/Fenton技术在处理难降解有机废水方面的研究进展、原理、实验方法及结果分析。
二、非均相UV/Fenton技术原理非均相UV/Fenton技术是一种结合了紫外光照射和Fenton试剂(Fe2+与H2O2)的高级氧化技术。
在紫外光的照射下,Fenton试剂产生强氧化性的羟基自由基(·OH),这些自由基能够有效地降解有机物,使其转化为低分子量的无机物或小分子有机物。
非均相UV/Fenton技术中,催化剂的引入使得反应更为高效,且能够提高反应的稳定性。
三、实验方法1. 实验材料与设备:本实验采用难降解有机废水、Fenton试剂、紫外灯等材料与设备。
2. 实验过程:首先,对难降解有机废水进行预处理,然后加入一定浓度的Fenton试剂。
接着,在紫外灯的照射下进行反应。
通过调整Fenton试剂的浓度、紫外光强度等参数,观察难降解有机废水的降解效果。
3. 催化剂的引入:在非均相UV/Fenton体系中,引入催化剂可提高反应效率。
本实验采用不同种类的催化剂进行对比实验,以探究其对难降解有机废水降解效果的影响。
四、结果分析1. 降解效果:实验结果表明,非均相UV/Fenton技术对难降解有机废水具有较好的降解效果。
随着Fenton试剂浓度的增加和紫外光强度的提高,难降解有机废水的降解率逐渐提高。
2. 催化剂的影响:引入催化剂后,非均相UV/Fenton体系的反应效率得到显著提高。
不同种类的催化剂对难降解有机废水的降解效果存在差异。
其中,某类催化剂的引入使得难降解有机废水的降解率提高了约30%。
非均相催化臭氧氧化技术
非均相催化臭氧氧化技术非均相催化臭氧氧化技术是一种重要的气体净化技术,可以有效去除大气中的有害气体和污染物。
本文将介绍非均相催化臭氧氧化技术的原理、应用领域和优势。
非均相催化臭氧氧化技术是通过催化剂的作用,将臭氧与有害气体发生氧化反应,将其转化为无害的物质。
催化剂可以提高气体的氧化速率,降低氧化反应的活化能,从而提高催化反应的效率。
催化剂通常采用金属氧化物或贵金属,如二氧化钛、二氧化硅和铂。
非均相催化臭氧氧化技术主要应用于大气污染物的去除。
大气污染物包括挥发性有机物(VOCs)、氧化氮化物(NOx)和氨气等。
这些污染物对环境和人体健康都有一定的危害。
非均相催化臭氧氧化技术可以高效地将这些有害气体转化为无害的物质,降低大气污染程度,提高空气质量。
非均相催化臭氧氧化技术在大气污染治理中具有许多优势。
首先,催化剂的使用可以大幅提高气体的反应速率,降低催化反应的温度,从而节省能源。
其次,非均相催化臭氧氧化技术具有高度选择性,可以选择性地氧化有害气体,避免产生其他有害物质。
再次,该技术具有良好的稳定性和长期使用寿命,减少了设备维护和更换催化剂的成本。
最后,非均相催化臭氧氧化技术可以实现连续运行,适用于大规模的气体净化处理。
非均相催化臭氧氧化技术在实际应用中已取得了显著的效果。
例如,在工业废气治理中,该技术可以有效去除有机废气、硫化氢等有害气体。
在城市大气污染治理中,非均相催化臭氧氧化技术可以用于车辆尾气的净化,降低机动车排放对空气质量的影响。
此外,该技术还可以应用于印染废水处理、土壤修复和室内空气净化等领域。
总之,非均相催化臭氧氧化技术是一种重要的气体净化技术,具有高效、选择性和稳定性等优势。
它在大气污染治理和工业废气处理中具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和创新,相信非均相催化臭氧氧化技术将在环境保护和气体净化领域发挥更大的作用,为改善环境质量和保护人民健康做出更大的贡献。
非均相催化反应机理探究
非均相催化反应机理探究催化反应是当今化学领域的一个重要研究方向。
催化反应可以快速、高效地加速反应过程,并且对于节约资源、避免环境污染有着重要意义。
非均相催化反应是催化反应的一种形式,常见的非均相催化反应包括化学吸附、分子扩散、表面反应和物理吸附等等。
本文将重点探究非均相催化反应机理的相关内容。
催化反应中催化剂的作用催化剂是催化反应中不可或缺的一部分。
催化剂能够参与反应过程并且降低反应的活化能,因此能够加速反应速率。
催化剂可以参与反应中的各种环节,如化学吸附、分子扩散和表面反应等等。
在化学吸附中,催化剂能够通过吸附分子进而使其在表面上发生反应。
在物理吸附中,催化剂可以通过分子的大量扩散或者小分子的扩散来使反应发生。
此外,在表面反应中,催化剂也能够通过表面反应来引发反应。
因此,催化剂在反应中起到了促进反应、降低反应活化能的重要作用。
非均相催化反应中的反应机理非均相催化反应是一种在不同相(如气体相和液体相中)之间的反应。
在非均相催化反应中,反应物必须在表面发生反应,因为无法在气体或液体相中直接反应。
因此,反应的活化能和反应的速率通常受到外部条件的影响(例如温度、压力和物种浓度等)。
在非均相催化反应中,催化剂的表面通常具有活性位点,其表面结构对于催化反应的选择性和活性至关重要。
活性位点可以通过化学、物理、和几何性质等方法定量表征。
因此,在催化反应中催化剂的表面结构是一个重要的研究方向,研究催化剂的表面结构有助于了解非均相催化反应的反应机理。
在非均相催化反应中,催化剂通过与反应物或中间产物的吸附、扩散、脱附等过程相互作用从而促进反应。
因此,表面反应和吸附的特性对于理解非均相催化反应的机理有重要作用。
实验研究的重要性尽管对于非均相催化反应机理的理论模型有很多研究,实验研究仍然是探究非均相催化反应机理的重要途径。
通过实验条件和结果的精确控制,我们可以研究催化剂的表面结构和反应机理,并深入了解反应条件对反应速率、产物选择性和分布等的影响。
非均相催化臭氧氧化有机物降解机理的综述
非均相催化臭氧氧化有机物降解机理的综述
梁文慧;夏立全;王雪婷
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2022(51)16
【摘要】高级氧化技术(AOPs)作为具有重要应用前景的废水深度处理技术,逐步成为水处理领域研究的热点,非均相催化臭氧氧化技术凭借无污染、矿化度高、臭氧利用率高等优势备受关注。
文章综述了常见的催化O 3氧化废水中有机物的反应机理,反应机理可分为自由基机理及非自由基机理。
结合前期的研究成果可发现:催化剂表面的晶格缺陷、表面氧含量及表面氧性质对催化性能具有重要影响,且不同价态金属转换过程中会伴随晶格氧与晶格缺陷的转换,晶格氧与氧空位的生产及复原不仅影响催化氧化的效率还与催化剂的寿命有直接关系。
讨论了非均相臭氧催化氧化反应催化剂的发展趋势,对今后本领域的研究提出建议,为进一步改善催化剂的性能及工程实践应用提供理论参考。
【总页数】4页(P224-227)
【作者】梁文慧;夏立全;王雪婷
【作者单位】江苏第二师范学院;中煤科工集团南京设计研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ201;X703
【相关文献】
1.湿式空气非均相催化氧化处理有机废水中难降解有机物的研究
2.非均相催化臭氧氧化水中难降解有机物效率与机理研究进展
3.臭氧催化氧化降解煤化工生化进水有机物的实验及机理
4.非均相催化臭氧氧化降解废水中吡啶的研究
5.臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理
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非均相催化氧化处理技术综述
[摘要】本文分析了难降解的废水非均相催化氧化处理过程原理、几种不同类型的非均相催化氧化过程、技术进展及其工业应用实例。
介绍了多相催化氧化过程所用的催化剂,探讨了非均相催化氧化降解废水中的污染物机理。
认为非均相催化氧化处理废水技术具有良好的应用前景。
[关键词]废水处理;氧化;催化剂;非均相
引言:石油﹑化工﹑冶金﹑印染﹑制药﹑造纸等行业排放出的有害废水主要含有有机氰化物,脂肪族和氯化脂肪族化合物,芳香烃族和含非卤代官能团的卤代芳香族化合物等,具有有机物浓度高,成份复杂,难于生物降解的特点,对环境的污染十分严重。
国内外对该类废水的处理颇为重视,近年来各种新的处理技术、工艺和新药剂不断研制出来,它们包括物理法、离子交换法、膜分离、催化氧化法、生物化学法、超临界水氧化法、高级氧化法、焚烧法等。
这些方法可大幅度地降低有害废物的浓度,提高残余有机物可生化性,或直接将有害物降解为二氧化碳和水。
其中催化氧化法包括湿式催化氧化法、光催化氧化法、均相与非均相催化氧化法四个领域。
据文献报道,非均相催化氧化法是催化氧化法中较新和较有竞争力的一种技术,下面将介绍它的作用原理及其几种不同类型的非均相催化氧化过程。
1非均相催化氧化法处理废水的作用原理。
将催化反应动力学理论,如Langmuir理想单分子层吸附-脱附动力学、之后Hougen和Watson速率控制分析理论,以及后来Carberry归纳的Langmuir–Hinshelwood–Hougen-watson(LHHW)理论及近代表面科学理论催化反应微观动力学模型应用到废水处理过程,构成了废水处理的一种新技术非均相催化氧化过程。
非均相催化氧化法实际上是在装有固体催化剂的反应器中,废水中的有害物和氧化剂扩散吸附到固体催化剂表面,然后在催化剂表面上进行氧化降解的催化反应,最后产物解离脱附返回液相主体的过程,其反应步骤可归纳如下:
吸附过程A(氧化剂)+﹡(表面上吸附中心)〈=〉A﹡
B(有害物)+﹡(表面上吸附中心)〈=〉B﹡
催化反应A﹡+ B﹡〈=〉P﹡(表面上产物)+﹡(表面上吸附中心)
脱附解离P﹡〈=〉P(液相主体产物)+﹡(表面上吸附中心)
2几种非均相催化氧化处理废水技术分析.
2.1非均相湿式催化氧化
在湿式氧化工艺中加入固体催化剂,构成非均相湿式催化氧化过程,以强化废水中的有害物降解。
例如,在湿式氧化过程中加入以Al2O3为载体,其上担持有CuO做成的催化剂,氧化降解废水中的酚,在9Min内可使90%以上的酚变为CO2和水。
近年来以H2O2/Fe2+/TiO2的湿式催化氧化工艺引起人们的极大注意,该工艺利用H2O2与Fe2+及与TiO2的协同催化作用,强化产生氧化能力极强的OH自由基去氧化有机物,与传统的湿式氧化法相比,它具有低温常压操作,不增加任何装置前提下,改善出水水质,操作方便,节省投资和能量,运行费用低等特点。
该过程加入固体催化剂TiO2,不仅存在Fe2+与H2O2产生的链式反应,而且还有TiO2与H2O2的协同催化氧化作用,显著提高有机物的降解过程。
由于TiO2本身是一种n型半导体催花剂,在水溶液中,电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置,而空穴有很强的俘获电子的能力,可夺取半导体颗粒表面吸附的有机物的电子,使其被活化氧化,在水溶液中,半导体表面失去电子的主要是水分子,水分子经变化后产生氧化能力极强的OH自由基,可以氧化各种有机物。
此外,其它半导体材料如MnO2、ZnO等也可以H2O2/Fe2+配对,产生协同催化氧化作用。
在非均相湿式催化氧化过程的研究中,最重要的是开发各种性能优越的催化剂,许多学者如Moses已制得以Cu、Ni、Co、Zn、Cr、Fe、Mn、Pt和Pd等氧化物的催化剂。
Imamura开发了70多种金属纯氧化物或复合氧化物催化剂,其中催化活性较好的有Bi/r-Al2O3、Co-Bi、Co-Bi/r-Al2O3、Sn-Bi、Zn-Bi等。
这类催化剂可使各种大分子有机物氧化为小分子,再变为低脂肪酸,并进一步矿化。
2.2活性炭纤维电极法
活性纤维电极法是基于高级氧化法(Advanced Chemical Oxidation)。
它利用活性炭纤维的导电、吸附及催化的综合性能将化学反应与絮凝反应有机结合起来降解废水的过程。
反应器由并联有铁的活性炭纤维阳极及活性炭纤维阴极组成。
有机物降解过程是活性炭首先吸附有机物,通电后电极电解过程在阳极产生O2,活性炭与水中溶解O2作用产生H2O2,H2O2在阳极并联的铁溶解产生的Fe2+催化作用下产生OH自由基,OH与电极表面吸附相对富集的有机物发生自由基链反应,同时阳极并联有铁溶解出高活性的Fe3+和Fe2+的水解产物Fe (OH)3和Fe(OH)2·Fe(OH)3是一种强吸附剂,可吸附有机分子产生絮凝反应,反应机理是活性炭纤维表面的吸附,OH自由基氧化及絮凝反应组合过程。
国内赵少陵、贾金平等对该过程处理染料废水进行了研究,结果表明,染料废水的脱色率可达95%-100%,COD和TOC的去除率在40%-70%和50%-70%之间。
2.3非均相光催化氧化过程
由于光化学反应过程具有良好的选择性,且可在常温常压下进行,因此,它的应用领域不断扩大。
70年代中期Gary等首先报道了TiO2光照射可氧化有机溶剂,随后光催化氧化过程开始应用于废水处理工艺。
光催化氧化处理废水可分为均相与非均相两大类,有关均相光催化过程的研究已较为深入,如H2O2/UV、O3/UV等过程已实现了工业应用,如Tatsumi等用H2O2/UV处理纸浆废液,
90%-100%的COD被除去,Yue和他的合作者用O3/UV过程可显著地降解农药废水。
然而,非均相光催化氧化过程的研究历史相对较短,有关其反应机理、反应器的开发及其工业设计、放大和应用方面的研究尚处手实验室阶段。
2.4非均相催化和生物氧化法
生物活性炭催化氧化处理废水过程包括了活性炭的物理吸附有机污染物,又包括了微生物的氧化分解和解析作用,还包括了有机物在活性炭表面被催化氧化过程。
实质是将物理化学法、生物化学法和化工技术综合应用在处理废水过程,形成了一种新的生化处理工艺非均相生物及催化氧化过程。
生物固定床、生物移动床和生物流化床反应器尽成功应用于废水处理过程。
其中三相生物流化床反应器是目前国内外研究的热门课题。
与生物滤池法,爆气池中的活性污泥等过程相比,它具有占地少,所需设备体积小,反应器内装有的载体活性炭,粒径很小,分布均匀,且具有大的比表面,微生物膜容易附着在其表面,因而有较大的微生物数量,由于活性炭处于流态化,废水、微生物及氧化剂能充分接触改善了传质,加速了生物膜表面的更新,因而它们的效能很高。
3结语
随着催化反应理论表面科学理论分子相互作用理论、光化学理论及生物理论的进展,
不同的测试技术的完善,人们对催化反应动力学从宏观深入到微观方面的全面认识,非均相催化氧化理论在废水处理中的应用将会进一步扩大和推广。
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