微波催化氧化技术的进展
微波催化氧化处理活性艳红X-3B
微波催化氧化处理活性艳红X-3B陈红英;江燕雯;李军【摘要】以MnO2/Al2O3为催化剂,采用微波催化氧化技术处理活性艳红X-3B 染料废水.试验考察了催化剂用量、辐照时间、辐照功率和初始质量浓度等因素对处理效果的影响.试验得出了最佳处理工艺条件:催化剂用量150 g/L,微波辐照功率560W,辐照时间3 min,该工艺对500 mg/L染料废水的脱色率为87.18％,TOC去除率为64.14％.动力学研究表明:该反应过程符合一级反应动力学规律,其动力学方程为lnCt=-0.368 2t+5.296 0,反应速率常数为0.368 2/min,反应的半衰期为1.882 5 min.【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2014(042)002【总页数】5页(P194-198)【关键词】微波;催化氧化;染料废水;MnO2/Al2O3【作者】陈红英;江燕雯;李军【作者单位】浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】X703.1随着工业技术的迅猛发展和生产规模的不断扩大，我国的工业废水量日益增多，水污染日益严重，目前我国的地表水和地下水均受到不同程度的污染[1].水中污染物主要来自各工业领域，其中化工、染料、造纸等行业产生的有机废水对水资源造成的污染最为严重，染料工业污染中尤以染料废水的污染问题最为突出.近些年来，我国每年污水排放量达390多亿吨，其中工业污水占51%，而染料废水又占总工业废水排放量的35%，而且还以l%的速度在逐年增加.每排放1 t染料废水，就能造成20 t水体的污染.随着印染工业的迅猛发展，染料废水已成为水体中几种最主要的污染源之一[2].染料废水成分复杂，COD质量浓度高，有机物含量高，颜色深，毒性大，加之近年来染料向着抗光解、抗氧化、抗生物氧化等方向发展，使得染料废水的处理难度加大[3].目前染料废水的处理方法主要有吸附法、混凝沉淀法、生物法、电解法和氧化法等.这些方法都有一定程度的不足，吸附法是将有机物从液相中转移到固相中，因而需要进一步处理，同时还存在二次污染和吸附剂回收等问题[4]；混凝沉淀法和生物法产生的污泥量大，污泥处置困难，同时生物法对废水的可生化性和COD的要求高[5-6]；电解法对色度去除率高，能有效提高可生化性，综合效果好，运行费用低，但处理量较小[7]；化学氧化法往往需要消耗大量的化学药品，而且有可能造成二次污染[8]；光催化氧化效率高，无二次污染，但目前仍处于实验室阶段[9].与传统技术相比，微波催化氧化技术具有快速、高效及不会造成二次污染等显著优点，同时可使废水处理工程小型化、分散化，具有较高的社会和环境效益[10].基于以上优点，刘宗瑜[11]、关晓彤[12]、姜思朋[13]和洪光[14]等对该技术处理染料废水进行了研究，都取得了理想的处理效果，但普遍存在处理量少，微波辐照时间长，以致体系水温严重升高甚至沸腾等问题，因而不符合实际的工况，难以付诸实践.为克服以上缺点，笔者探索了一种新型催化剂用于微波催化氧化反应.本试验以活性艳红X-3B染料为处理对象，研究以MnO2/Al2O3为催化剂的微波催化氧化工艺处理染料废水的可行性，考查并优化了处理工艺条件，研究探讨了该工艺对活性艳红X-3B的脱色反应动力学.1 试验部分1.1 试验仪器与材料活性红X-3B，购于武汉某公司；50%硝酸锰溶液，上海华精生物高科技有限公司；Fe(NO3)3，上海试四赫维化工有限公司；直径为2～3 mm的颗粒状氧化铝；活性炭；MM721AAU-PW型格兰仕微波炉，广东美的微波电器制造有限公司；TU-1901型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；SXZ-12-16箱式电阻炉，济南精密科学仪器仪表有限公司；DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；multi N/C 2100型TOC测定仪，德国耶拿分析仪器股份有限公司；KQ2200型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；THZ-C恒温振荡器，太仓市科教器材厂.1.2 试验步骤将100 mL一定质量浓度的活性艳红X-3B染料废水倒入装有催化剂的静态反应器中，放入微波炉中辐照一定时间，冷却至室温后补加蒸馏水定容至100 mL，水样经0.45 μm的玻璃纤维滤膜过滤后取样分析.1.3 分析方法采用TU-1901型紫外—可见分光光度计在200～600 nm范围内对染料溶液进行UV扫描，测得活性艳红X-3B的最大吸收波长为539 nm.在最大吸收波长条件下，采用紫外-可见分光光度计测定染料降解前后的吸光度值.在一定质量浓度范围内，染料质量浓度与染料在最大吸收波长处的吸光度成线性关系，关系式为y=0.0151C+0.003 8(R2=0.999 9)，根据吸光度可求得染料质量浓度.染料脱色率的计算公式为(1)式中：C0为染料废水初始质量浓度(或初始TOC质量浓度)，mg/L；C为剩余染料废水质量浓度(或剩余TOC质量浓度)，mg/L.TOC用总有机碳测定仪(multi N/C 2100型)测定，并按式(1)计算TOC去除率.1.4 催化剂的制备1) 催化剂载体的预处理.将Al2O3用蒸馏水反复冲洗，以洗去杂质，然后将洗净的Al2O3置于烘箱中干燥8 h，最后放在马弗炉中于600 ℃条件下活化3 h，冷却备用.2) 配制某质量浓度(以硝酸锰的量计)硝酸锰溶液，将一定量已经活化的Al2O3浸入硝酸锰溶液中，并置于恒温摇床中振荡浸渍若干小时，期间超声30 min.3) 取出载体过滤，将负载后的载体置于培养皿中，室温下晾干后放入烘箱，在105 ℃下干燥24 h.4) 从烘箱中取出烘干的催化剂，放入马弗炉中，以5 ℃/min升温至所需温度，到达设定温度后保持若干小时，即制得成品催化剂.2 结果与讨论2.1 催化剂用量的影响设定活性艳红X-3B溶液质量浓度为500 mg/L，使用不同质量的催化剂，在微波功率为560 W时辐照3 min，根据不同指标的处理结果绘制出微波催化氧化工艺的催化剂用量与TOC去除率和脱色率的关系，试验结果如图1所示.图1 催化剂用量对处理效果的影响Fig.1 Effect of the amount of catalyst on the reaction结果表明：TOC去除率和脱色率都随着催化剂投加量的增加而提高，这一方面是催化剂吸附的贡献，另一方面是因为微波辐射使催化剂不均匀的表面产生许多“热点”，催化剂越多，产生的“热点”也就越多，从而氧化掉的活性艳红染料分子越多，TOC去除效果和脱色效果也就更好.当催化剂用量达150 g/L时，TOC去除率为64.14%，脱色率为87.18%.再增加催化剂的量，TOC去除率和脱色率的提高不是很明显，这可能是因为催化剂增多，导致催化剂之间互相重叠，减少了与污染物的接触面积.2.2 微波辐照时间的影响在现有的研究[12-14]中，大多数试验的微波时间比较长，都在5 min以上，这在一定程度上增加了处理成本.本试验在催化剂用量150 g/L，微波功率560 W的条件下，处理100 mL质量浓度为500 mg/L的活性艳红X-3B模拟染料废水，考察微波辐照时间对催化剂处理效果的影响，结果见图2.图2 微波辐照时间对处理效果的影响Fig.2 Effect of microwave irradiationtime on reaction从图2可以看出：随着微波辐照时间的延长，染料废水的脱色率和TOC去除率也跟着增加.微波催化氧化工艺处理染料废水时，脱色率受微波辐照时间的影响较大，当微波辐照1 min时，染料废水的脱色率就有了很大的提高，3 min之后，脱色率增加的趋势变得缓慢.而该工艺对染料废水的TOC去除率随微波辐照时间每增加2 min提高7%，但对实际工程来说不可能无限制的延长对所要处理样品的微波辐照时间，为此应该结合实际情况以及处理成本综合考虑微波催化氧化工艺的微波辐照时间.本实验选用微波辐照3 min.2.3 微波辐照功率的影响微波辐照功率是影响微波催化氧化反应的重要因素之一，从理论上讲，微波辐照功率越高，催化剂表面所能达到的最高温度也越高，处理效果也就越好.在催化剂用量为150 g/L，500 mg/L活性艳红X-3B溶液100 mL，微波辐照时间3 min的条件下，改变微波辐照功率，测定染料废水的脱色率以及TOC去除率，结果如图3所示.图3 微波辐照功率对处理效果的影响Fig.3 Effect of microwave power onreaction试验中发现：虽然微波辐照的时间相同，但随着微波功率的增加，催化氧化工艺对染料废水的脱色率和TOC去除率都在提高.当微波辐照功率从140 W增加到700 W时，微波催化氧化工艺对染料废水的TOC去除率从36.46%升到69.75%，提高了47.73%.出现这种现象可能是因为低功率的微波辐照使反应体系的温度上升较慢，辐照3 min反应体系仍处于低温状态，或是在3 min之内反应体系处于低温的时间较短，从而造成反应速度慢，降解效率低.而用较高的微波功率辐照时，反应体系的温度上升较快，相对于低功率的条件而言它在3 min之内，反应体系处于高温的时间就较长，反应速度相对较快.同时，较高功率的微波辐照不仅会使催化剂表面“热点”吸收微波的能量变多，还会增加“热点”的数量，从而增加分子的碰撞频率促使分子化合键的断裂，有利于活性艳红X-3B的去除.2.4 废水初始质量浓度的影响废水初始质量浓度对微波催化氧化工艺的处理效果影响较大，初始质量浓度过高，催化剂将无法正常发挥其功效；初始质量浓度过低，催化剂的催化性能得不到充分利用.在催化剂用量为150 g/L，微波功率为560 W，微波辐射时间为3 min的条件下，考察活性艳红X-3B的质量浓度对催化氧化处理效果的影响，结果如图4所示.图4 活性艳红X-3B初始质量浓度的影响Fig.4 Effect of the initial concentration of reactive brilliant red X-3B on reaction图4显示：废水初始质量浓度影响着微波催化氧化工艺的处理效果.当活性艳红X-3B的初始质量浓度从100 mg/L增加到400 mg/L时，染料废水的TOC去除率12.60%提高到74.75%，呈现出明显的上升趋势.这可能是因为在该质量浓度范围内，随着污染物质量浓度的增加，染料分子与自由基之间相互碰撞的机会相应增多，故而TOC去除率也就大大提高.当废水初始质量浓度增加到500 mg/L以后，TOC去除率则直线下降，可见，活性艳红X-3B质量浓度为400 mg/L的溶液环境能充分发挥催化剂的作用.尽管TOC去除率在活性艳红X-3B质量浓度达到500 mg/L后有所降低，但TOC降解量并没有因此而受到影响，它随着溶液质量浓度的增高而增大.这可能是因为反应物质量浓度增大，被降解的污染物也就增多.2.5 三种工艺的对比在微波功率为560 W，催化剂投加量为150 g/L的条件下比较微波催化氧化、MnO2/Al2O3吸附与单纯微波辐照三种方法对100 mL初始质量浓度为500mg/L的活性艳红X-3B染料废水的处理效果，结果如图5所示.图5 不同处理工艺的处理效果Fig.5 Treatment effect of the different processes结果表明：单纯的微波辐照并不能对废水进行任何有效地处理，即单纯的微波能并不能破坏废水中的任何有机成分.不管是从脱色率还是从TOC去除率来看，单纯微波的处理效果远远不如微波催化氧化的好.即使单纯微波7 min，其TOC去除率也只有5.22%，脱色率不到7%；而微波催化氧化1 min的TOC去除率就高达57.81%，脱色率达73.77%.用MnO2/Al2O3吸附处理活性艳红X-3B染料废水120 min，TOC去除率才能达到54.79%.这一结果从侧面证明了催化氧化工艺中催化剂表面”热点”的存在，验证了微波催化氧化工艺的优越性.2.6 微波催化氧化反应动力学以MnO2/Al2O3为催化剂，微波催化氧化处理100 mL初始质量浓度为500mg/L的活性艳红X-3B染料废水，考察其处理效果与处理时间之间的关系，建立表观反应动力学方程.反应条件：催化剂用量150 g/L，微波辐射功率560 W，结果如图6所示.图6 反应动力学研究Fig.6 Kinetic studies结果表明：微波催化氧化工艺处理活性艳红X-3B废水过程中lnC与t呈线性关系，这说明该过程符合表观一级反应动力学，其动力学方程为lnCt=-0.368 2t+5.296 0，反应速率常数k=0.368 2/min，反应的半衰期为.3 结论本试验所研制的催化剂用于微波催化氧化工艺处理活性艳红X-3B染料废水取得了很好的效果.其最佳反应条件：催化剂用量150 g/L，微波辐照时间3 min，微波功率560 W.在此工艺条件下，初始质量浓度为500 mg/L的染料废水脱色率达87.18%，TOC去除率达64.14%，处理效果较为理想.微波催化氧化处理活性艳红染料废水脱色表观反应动力学研究表明：该反应符合一级反应动力学，其动力学方程为lnCt=-0.368 2t+5.296 0，反应速率常数为0.368 2 /min，反应的半衰期为1.882 5 min.参考文献：[1] 中华人民共和国环境保护部.中国环境状况公报[R].北京：中华人民共和国环境保护部，2010.[2] 陈跃．染料废水处理技术及研究趋势[J]．黄石理工学院学报，2011，27(1)：8-14．[3] WOJNáROVITS L,TAKáCS E. 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高级氧化技术在废水处理中的研究进展
第６期 收稿日期：２０２０－１２－２５作者简介：周腾腾（１９８７—），徐州睢宁人，大学本科，主要研究方向为精细化工园区管理及精细化工行业三废管理；通信作者：徐成飞（１９９４—），硕士。
高级氧化技术在废水处理中的研究进展周腾腾１，２，徐成飞１，２，王俊１，２，戚永洁１，２，费凡１，２，欧阳聪聪１，２（１．南京大学盐城环保技术与工程研究院，江苏盐城 ２２４１００；２．江苏南大华兴环保科技股份公司，江苏盐城 ２２４１００）摘要：近年来，高级氧化技术因其在废水处理中处理效率高、应用性广、无二次污染等优势得到广泛关注。
本文主要介绍了臭氧氧化法、芬顿氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法和超声波氧化法等几种高级氧化技术，并结合近年来高级氧化技术在废水中的应用进展，对其原理及优缺点进行分析。
最后，对高级氧化技术未来的发展方向做出展望。
关键词：高级氧化技术；废水；应用；展望中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０６－０２６３－０２ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＯｘｉｄａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＺｈｏｕＴｅｎｇｔｅｎｇ１，２，ＸｕＣｈｅｎｇｆｅｉ１，２，ＷａｎｇＪｕｎ１，２，ＱｉＹｏｎｇｊｉｅ１，２，ＦｅｉＦａｎ１，２，ＯｕｙａｎｇＣｏｎｇｃｏｎｇ１，２（１．ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ＆ＹａｎｃｈｅｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ ２２４１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ＆ＹａｎｃｈｅｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ ２２４１００，Ｃｈｉｎａ））Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｗｉｄｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｄｕｅｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｎｏｓｅｃｏｎｄａｒｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｅｖｅｒａｌａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｓｕｃｈａｓｏｚｏｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，Ｆｅｎｔｏｎｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｗｅｔｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＴｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍａｋｅａｎｏｕｔｌ·Ｏｋｏｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｏｓｐｅｃｔ 随着社会经济的迅速发展，加剧了废水的排放量，且废水水质越来越呈现出复杂化、高浓度、高毒性、难降解等趋势。
微波诱导催化氧化降解活性艳红的研究
实验方法
称 取一定量的颗粒氧 化铝 ， 用蒸馏水 反复冲洗后放入烘箱 干燥 ， 温度为 １ Ｏ。 。之后在 温度 为 ３ ０ｏ ２ Ｃ ０ Ｃ的马弗炉 中焙烧 活 化， 然后将活化后的氧化铝在浓度为 ＯＯ ．５～０９ｍｇＬ的硝酸铁 ． ／ 溶液 中浸泡 １ ， ２ｈ 过滤去掉 上清液后 ， ６ 在 Ｏ～８ Ｃ 干燥 、 Ｏ。 下 焙
时 加 入 其 他 物 质 作 为催 化 剂 ， 更 好 地 使 有 机 物 降 解 ， 杀 灭 能 能
Ｏ 一 Ｈ） Ｈ、 Ｎ ， 。此外 ， 废水 中还 含有较 多的原料和 副产 品 ， 卤 如
化物 、 基物 、 硝 苯胺 、 酚类 等 以及 无机 盐如 Ｎ Ｃ、 ａｓ Ｎ ２ 处理 方法 主要 有絮凝沉 淀法、 生物法 、 电解法、 氧化法和吸 附法等Ｉ １ １ 。
ｍＬ浓 度 为 ３ ０ｍｇＬ 性 艳 红 水 溶 液 加 入 １ 性 氧 化 铝 催 化 剂 ， 照 时 间 １５ｍｉ， ２ ２ 量 为 ４ｍＬ ｐ ０ ／活 ２ｇ改 辐 ． ｎＨ０ 用 ，Ｈ
为 ６Ｏ的条件下 ， ． 活性艳红 水溶液 的褪 色率达 ９ －％ ， ＯＤ ８２ Ｃ 。去 除率 达 ８ ．％。微 波降解活性 艳红具 有降解速 ４５ 率快 、 本低 、 成 没有 中间产物生成和不会造成二 次污 染等优点 ， 适合于大规模 治理 染料废 水。 关键 词 ： 活性艳红 ； 染料废水 ； 微波诱导 ； 氧化工艺 ； 改性氧化铝 ： Ｏ Ｈｚｚ
造成 二次污染。光催化 氧化效率 高 ， 二次污染 ， 目前 仍处 无 但 于 实验 室阶段 ， 离应用还有段距离。吸附法是将有机物从液相
转移 到 固 相 中 ， 而 需 要 进 一 步 处 理 ， 时 还 有 二 次 污 染 和 吸 因 同 附剂 的 回 收 问题 。
《臭氧—微波诱导催化氧化饮用水中的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯》范文
《臭氧—微波诱导催化氧化饮用水中的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯》篇一臭氧-微波诱导催化氧化饮用水中的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯的高质量研究一、引言随着工业化和城市化的快速发展，饮用水中的内分泌干扰物（EDCs）问题日益严重。
其中，邻苯二甲酸二丁酯（DBP）作为典型的EDCs之一，具有强烈的生殖和发育毒性，对人类健康构成了严重威胁。
传统的饮用水处理技术对DBP的去除效果有限，因此，研究高效、环保的DBP去除技术具有重要的现实意义。
本文旨在探讨臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用在饮用水DBP 去除中的效果与机制。
二、臭氧与微波诱导催化氧化技术概述臭氧（O3）是一种强氧化剂，能有效分解水中的有机污染物。
然而，单独使用臭氧处理饮用水时，其氧化能力受限于反应速率和氧化效果。
而微波诱导催化氧化技术利用微波的能量特性，可在催化作用下促进化学反应进行，显著提高污染物的降解效率。
结合这两种技术的优点，可以进一步提高DBP的去除效率。
三、臭氧-微波诱导催化氧化技术研究1. 实验材料与方法本研究选取饮用水中的DBP作为研究对象，采用臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用的方法。
实验中，我们设置了不同的臭氧浓度、微波功率和时间等参数，以探究其对DBP去除效果的影响。
同时，我们还通过高效液相色谱等手段对DBP的降解过程进行监测。
2. 结果与讨论实验结果表明，臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用在DBP去除中具有显著的效果。
在适当的臭氧浓度、微波功率和时间条件下，DBP的去除率可达到较高的水平。
此外，我们还发现，微波诱导催化氧化技术能显著提高臭氧的氧化能力，促进DBP的快速降解。
同时，我们还探讨了DBP的降解机制和路径，为进一步优化处理工艺提供了理论依据。
四、结论本研究表明，臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用在饮用水DBP去除中具有显著的效果。
该技术能显著提高DBP的去除率，降低饮用水中的EDCs含量，保障人们的饮水安全。
此外，该技术还具有环保、高效、节能等优点，具有重要的应用前景。
微波催化技术的应用研究进展
高选择 性和产品纯度 ， 而且能够节约能源 ， 少污 染。研究表明 ， 波催化技 术用于有机合成 ， 减 微 能够明显改善反 应环 境 ， 高反应收 率， 提 甚至可以合 成 出用常规方 法不 能合成的有机化合物 ； 在有机废 水处理方面 ， 波催化能 够将 有机 微
污染物彻底氧化分解 ； 在工业钒催化剂的制备 中， 用微波煅烧所得到 的产品活性 更高， 采 机械 强度 更大 此外 ， 波 微 催化还广泛应用于石油化 工、 材料制备等方面。
文章编号 ：６２ ６ ５ （０ ６ ０ １７ ９ ２ ２ ０ ）４一Ｏ １ —０ ０５ ３
微 波 催化 技 术 的应 用研 究 进展
陈小兵 ，李 丽 ，王 昭 ，江 华２ ，毕先钧
（． １云南师范大学化学化工学院 ， 云南昆 明 ６ ０ ９ ； ． ５０ ２ 云南华盈科技有 限责任公 司， ２ 云南 昆明 ６ ０ １ ） ５ １８ 摘 要 ： 微波催化是微波化 学的一个 重要 分 支， 也是 国际上的研 究热点。它能 够显著提 高化 学反应速 度 ， 提
Ｃ ＨＥＮ ａ ｂｎ 。 Ｘｉｏ ｉｇ ，ＬＩ Ｌ ｉ ，Ｗ ＡＮＧ ｈ ｏ ＪＡ Ｚ ａ 。 Ｉ ＮＧ Ｈｕ Ｂ ａ —ｊｎ ａ， Ｉ ｎ ｕ 。 Ｘｉ
，
（ ．ｎｔｕｅ ｆＣ ｅ ｓ ｙａ ｄＣ ｅ ｃｌ ｎ ｉｅ ｉｇ，Ｙ ｎ ａ ｒ ｌ ｎｖｒｉ １ Ｉｓｔｔｏ ｈｍｉ ｒ ｎ ｈｍｉ ｇｎｅ ｎ ｉ ｔ ａＥ ｒ ｕ ｎ ｎＮｏｍａ ｉｅｓｙ，Ｋｕ ｍｉｇ Ｙ ｎ ａ ５０ ２ Ｕ ｔ ｎ ｎ ｕ ｎ ｎ６ ０ ９ ，Ｐ．Ｒ．Ｃ ｉａ ｈｎ ；
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《2024年高级氧化技术在废水处理中的应用进展》范文
《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。
微波诱导活性炭催化氧化有机废水的研究进展
环 境保 护技 术 实验 室 ， 天津 ３ ０ ５ ； ． ０ ４ ６ ３ 天津 北 三河 管理处 ， 津 ３ １０ ） 天 ０ ８ ０
［ 要 ］微 波 诱 导 活 性 炭 催 化 氧 化 技 术 为 有 机 废 水 处 理 提 供 了 一 种 新 的 解 决 途 径 。 面 阐述 了该 技 术 的催 化 氧 摘 全 化 机 理 、 波 反 应 器 类 型 和 处 理 效 果 ， 合 实 际工 程 需 求 ， 目前研 究 中存 在 的 问题 和发 展 趋 势 进 行 系 统 分 析 ． 微 结 对 以期 为微 波诱 导 活性 炭催 化 氧化 技 术 的工 程 化 应 用 提 供 指 导 。
ｃ ｔ ｌｔ ｘｄ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｅ ｏ ｇ ｎｃ ｗａ ｔ ｗａ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ ｉ ａ ｉ ｒ ｃ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｔ ｒ ｃ ｏ ｏ ｈ
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光催化氧化技术进展
3.TiO2光催氧化基本原理
半导体光催化作用机理以能带理论为基础.TiO2光催 氧化基本原理可以通过以下几个过程进行解释.
〔1〕带间跃迁：当能量大于或等于TiO2禁带宽度即 波长小于378.5nm的光照射TiO2时,其价带上的电 子受光激发跃迁到导带,称为间带跃迁.
〔2〕电子-空穴对<e--h+>的产生：被激发的电子从 价带进入导带后,在导带上产生带负电的高活性光 生电子<e->,在价带上留下带正电荷的空穴<h+>, 即生成电子-空穴对.电子和空穴在电场力和扩散 的作用下迁移到TiO2粒子表面,如果粒子表面已经 存在被吸附的有机物或无机物,则更容易发生氧化 还原反应.
• 作为新型的高级氧化技术,光催化氧化法已成为环 境治理的前沿领域和研究热点,利用光催化氧化有 望实现有机物的深度矿化.现阶段实现工业化的主 要困难是催化剂的光催化效率低,氧化剂难于分离, 不能充分利用太阳能,合适载体的选择以及光催化 反应器不适合工业生产等一系列问题.不过随着这 些问题的逐步解决,光催化氧化技术在水处理领域 将会有良好的市场前景和社会经济效益.
• TiO2+hv→TiO2+e-+h+
• h++e-→复合+能量<hv'<hv或热能>
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广东石油化工学院《文献检索与科技写作》课程论文题目：微波催化氧化技术的进展学院：化工与环境工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工09 学号：51学生姓名：张**任课教师：陈兴来(副教授)完成时间：2012年10月28日微波催化氧化技术的进展【摘要】本文介绍了微波催化氧化技术、微波催化反应机理、微波催化氧化技术的发展、微波催化氧化技术在环保方面的应用、微波催化氧化技术在垃圾渗滤液处理中的应用、微波强化光催化氧化技术研究、微波诱导氧化技术在有机废水处理中的应用以及结论与展望、【关键词】微波、催化氧化技术、机理、环保、垃圾渗滤液、强化光、有机废水、处理及应用微波催化氧化技术微波催化氧化技术（MCAO）即将微波技术应用于湿式催化氧化技术中，克服了湿式催化氧化技术的一些缺点。
如前所述，在微波场中，剧烈的极性分子震荡，能使化学键断裂故可用于污染物的降解。
众多学者认为微波诱导催化反应的基本原理是将高强度短脉冲微波辐射聚集到固体催化剂床表面上，使某些表面点位选择性地被很快加热至很高温度。
此时反应器中的任何试剂都不会被微波直接加热，但当这些试剂与受激发的表面点位接触时却可以发生化学反应。
这种反应通过脉冲强度及作用时间等来控制。
这说明，催化剂不仅收集热能，还起着普通催化剂的作用，通过催化剂的专一及选择性可影响反应的进程。
微波催化反应机理研究微波是频率大约在300 MHz～300 GHz，即波长在100 cm 到1 mm 电磁波，具有直线性、反射性、吸收性和穿透性等特征。
微波加热是一种内源性加热，是对物的深层加热，具有许多优点，如选择性加热物料、升温速率快、加热效率高，易于自动控制。
在传统微波辐射技术上发展起来的微波诱导催化氧化技术是该类废水处理方法的新的研究热点。
微波催化氧化技术的发展微波技术微波是指波长在0.001~1 m，即频率大约在300 MHz～300 GHz 范围内的电磁波。
其仅对液体中的极性分子起作用，它的电磁场可使极性分子产生高速旋转进而产生热效应，同时改变体系的热力学参数，降低反应的活化能和分子的化学键强度等。
微波加热的特点之一是可在不同深度同时产生热，这种加热有别于传统的加热方式；其二，微波具有非热效应的特点，即在微波场中，剧烈的极性分子震荡，能使化学键断裂。
湿式催化氧化技术在20 世纪70 年代左右，国外学者对湿式氧化法（WAO）进行了改进，从而得到一种新的方法———湿式催化氧化法（WCAO）。
WCAO 是在高温（123~320 ℃）、高压（0.5~10 MPa）和催化剂（氧化物、贵金属等）存在的条件下，将有机物和NH3-N 分别氧化分解成CO2、N2和H2O 等无害物质，达到净化的目的〔21〕。
催化剂的加入可以降低反应的活化能，使得反应可以在较温和、较短时间内完成〔22〕。
发达国家对WCAO 早已有了工业化的应用，相关的研究报道也很多，其主要应用于含氰废水、煤气化废水、造纸黑液以及城市污泥及垃圾渗滤液处理。
但国内在这方面的研究近年来才开始慢慢得到人们的重视，如蒋展鹏等研究了VC 制药废水的催化湿式氧化技术等。
与传统的WAO 相比，WCAO 有几个优点：（1）催化剂的加入，得以降低反应的条件；（2）可氧化多种物质，从而比较容易提高污水或垃圾渗滤液的可生化性；（3）在调试运行转入正轨以后，抗负荷能力强，处理后的水质受污水或垃圾渗滤液的水质影响较低；（4）可以除臭脱色，污水可以回用，尾气不含刺激性强的有毒物质；（5）此体系设备紧凑，占地面积小。
但WCAO 也有较多缺点，最主要的有以下几点：（1）与WAO 相比，催化剂的加入带来诸多不便，催化剂易中毒，失去活性，回收催化剂比较困难，导致二次污染的生成；（2）催化剂中存在活性组分的流失、烧结及载体表面积缩小等问题；（3）由于催化剂的易损失和催化剂的价格昂贵，使得处理成本高。
微波催化氧化技术在环保方面的应用国内用微波催化氧化技术处理垃圾渗滤液的研究较少，主要应用集中在环保方面。
如史书杰等试验采用微波辅助湿式催化氧化法处理水中高浓度苯酚。
结果表明，对于6 000 mg/L 的模拟含酚废水，在没有活性炭的条件下微波对含醛废水则几乎没有效果。
高宇等试验采用微波铬渣法处理甲基橙溶液。
蒋清民等在活性炭与Fenton 试剂存在下，用微波辐射处理邻苯二酚废水，通过单因素试验和正交试验对影响因素进行了考察，得出微波催化氧化法在处理高浓度苯酚、高浓度含醛废水、甲基橙溶液等许多有机污染物方面效果显著，具有运行条件温和、催化剂投加量少、COD 去除率高等诸多优点。
垃圾渗滤液虽然成分复杂，但它也是高浓度有机废水，含有许多有机污染物，如果将微波催化氧化技术用于垃圾渗滤液的处理之中，并寻找到合适的催化剂及反应条件，相信定会取得满意的处理效果。
微波催化氧化技术在垃圾渗滤液处理中的应用微波诱导催化技术处理难降解的有机废水具有的氧化快速、矿化度高、不引入新的二次污染物、简化操作程序、能使处理废水工程小型化和分散化等优点其它处理技术不可比拟的，尤其适用目前企业处理废水需求。
同时考虑该技术与其它的一些常规技术结合起来，效果更好，显示了很大的潜力和优势。
今后研究方向应该有：（1）低损耗、寿命长、经济、高效和稳定催化剂的开发是该技术的关键。
（2）微波应用在废水处理中机理有待进一步研究，尤其是对于复杂体系的降解机理。
（3）在污水处理中要求连续运行的微波配套设备的研发。
（4）由于大部分研究至今还在实验室，可通过静态分析到动态模拟，逐步走向工业化。
随着微波应用于水处理的技术理论完善，其中一些材料、设备的不断改进，微波诱导催化氧化技术必将成为一种高效、廉价、具有广阔应用前景的废水处理的新技术。
伴随着城市化进程的不断加快，城市垃圾总量也持续稳定增长，圾渗滤液的处理现状妥善处理垃圾渗滤液，彻底消除渗滤液对环境垃圾渗滤液废水水质微波技术在污水处理领域的应用主要依赖于它的热效应。
总之，微波催化氧化法可加速垃圾渗滤液中污染物与氧化剂之间的化学反应，降解过程中又可产生氧化性更强的基团，具有很高的处理效率，同时可进一步优化垃圾渗滤液处理技术的组合应用，随着研究的不断深入，微波催化氧化法将是一种非常有竞争力的处理垃圾渗滤液的新技术。
微波强化光催化氧化技术研究现状及展望通过对乙烯、苯酚、染料、杀虫剂、聚合物等物质的降解试验表明: 增加微波辐射能有效提高光催化的降解效果。
李旦振等以SO4另外, 微波强化光催化对于多种染料、聚合高分子、有机物的色度和TOC 去除效果优于单独光催化, 仅少部分物质微波强化光催化出现效果不如单独光催化。
目前, 对微波强化光催化氧化的机理了解尚不够清楚。
虽然微波和光催化联合使用, 可以明显提高光催化效果, Kataoka 等以TiO2PZrO2为催化剂处理乙烯气体, 发现在低湿度条件下, 微波提高光催化作用不明显; 但在高湿度条件, 增加微波辐射, 乙烯的降解速率比无微波辐射时提高了。
多相光催化氧化是目前环保领域的一项高新技术, 1970 年Harwell 使用微波装置成功处理了核废料, 由此把微波辐射应用到环保领域。
微波因具有可提高化学反应速率, 减少反应步骤等优点已被广泛应用到合成反应中。
近年来国内外一些学者尝试通过微波辐射来强化光催化氧化降解污染物。
本文通过对目前国内外最新研究资料的综述, 探讨微波强化光催化氧化作用及反应机理和影响因素。
微波诱导氧化技术在有机废水处理中的应用微波诱导氧化技术（MIOP）具有处理速度快、无二次污染及操作简单等优点而逐步成为水处理领域的一种新方法。
该技术的基本原理是利用具有强烈吸收微波的“敏化剂”将微波吸收，然后将微波能量传递给不能直接吸收微波的有机化合物，进而引发催化反应，使水中的有机物等污染物质发生转化，达到处理污水的目的。
微波诱导氧化技术的技术关键是微波诱导氧化工艺中的催化剂的制备。
工业生产过程中形成的难降解有机废水进行有效、稳定的处理，是废水处理行业比较关注的课题。
由于这些有机化合物在废水中浓度较高，其成分复杂，常具有极强的酸性或碱性，且大多数对生物体有毒或不良作用，故采用传统生化处理方法处理废水时出水难以满足标准要求。
而微波辐射技术具有快速、高效和不污染环境等特点，为研究难去除有机污染物的高级氧化技术提供了新思路。
现就微波诱导氧化技该技术的研究方向及存在的问题是：（1）开发能够使微波诱导氧化技术连续进行的配套装置。
（2）微波诱导氧化技术在废水处理中反应的机理有待完善，特别是难降解有机物的降解机理。
（3）耐高温耐酸碱腐蚀可连续使用经济、快速和稳定的催化剂研发是微波诱导氧化技术的重点。
（4）对有机废水的处理研究应该由实验室迈向实际生产生活中。
（5）水处理过程中的能耗问题的解决，可以降低处理成本。
结论与展望微波催化氧化技术在处理高浓度有机废水方面有着独特优势：反应速度快、降解有机物彻底、无公害、水质适用范围广，可以大大提高渗滤液出水水质，降低渗滤液毒性及色度等。
因此，微波催化氧化技术是今后处理垃圾渗滤液的重要研究方向之一。
虽然微波催化氧化法有前文所提到的诸多优点，但目前多采用贵金属或活性炭作催化剂。
贵金属处理成本较高，活性炭在微波辐照下虽然能快速处理水中难降解有机污染物，但在微波作用下易于烧结、抗磨损能力较差且不利于回收利用。
微波催化氧化法具有很高的处理效率，微波催化氧化法将是一种非常有竞争力的处理垃圾渗滤液的新技术。
随着微波诱导氧化的技术理论不断完善，微波诱导催化氧化技术定将成为一种快速、低能耗、具有潜力的废水处理技术。
微波催化氧化技术在许多方面都已经得到了大幅度的进展，相信在不久的将来它会越来越多的应用在更多更深层地方面，也会应用在我们的生活中。
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