废水处理高级氧化及其催化剂技术
污水处理中的高级氧化技术及其应用

污水处理中的高级氧化技术及其应用污水处理一直以来都是环境保护的重要领域之一。
随着工业化的快速发展,环境污染问题日益凸显,传统的污水处理技术已经难以满足庞大的需求。
高级氧化技术作为一种新兴的污水处理技术,因其高效、低成本等优势,逐渐受到人们的重视和应用。
高级氧化技术是一种利用高能化学活性氧自由基来降解有机污染物的一种方法。
它通过氧化剂的投加和激发剂的加入来产生高能氧自由基,使得有机污染物发生脱除和降解的化学反应。
下面将从高级氧化技术的原理和应用领域两方面来探讨这一技术的发展。
一、高级氧化技术的原理高级氧化技术的核心原理就是利用高希尔茨活性氧自由基来对有机污染物进行氧化降解。
高希尔茨活性氧自由基具有较高的氧化能力,能够迅速、高效地将有机物分解成低分子化合物和水。
高级氧化技术主要包括光催化氧化、臭氧氧化和超声波氧化等多种形式。
1. 光催化氧化光催化氧化是指通过将光能转化为化学能来产生高能氧自由基的过程。
这种方法一般利用可见光或紫外光照射携带光催化剂的反应体系,使催化剂吸收光能,激发产生高希尔茨活性氧自由基,从而对有机污染物进行氧化降解。
2. 臭氧氧化臭氧氧化是指利用臭氧气体和有机污染物发生反应来实现氧化降解的过程。
臭氧具有强氧化性,能迅速分解有机物分子,将其转化为无害的物质。
臭氧氧化技术无需外加催化剂,具有操作简单、成本低廉等优点。
3. 超声波氧化超声波氧化是指利用高频超声波在水中产生空化现象,形成空化气泡,并且因空化气泡快速坍塌产生大量能量释放,从而引起水中的化学反应,降解有机污染物。
超声波氧化技术具有能量强、溶液混合效果好的特点,对水中的有机污染物具有有效去除作用。
二、高级氧化技术的应用领域高级氧化技术在污水处理领域具有广泛的应用前景。
以下将针对污水处理过程中的几个重要环节来探讨其应用。
1. 预处理阶段在污水处理过程中,往往存在大量的有机污染物,这些有机污染物会对后续的处理过程产生影响。
高级氧化技术可以应用于预处理阶段,通过对原始废水进行氧化降解,降低有机物浓度,提高后续处理过程的效果。
污水处理中的高级氧化技术应用

污水处理中的高级氧化技术应用污水处理一直是环境保护领域的重中之重。
传统的污水处理方法包括物理、化学和生物处理,但这些方法对于一些难降解的有机物质和有毒物质处理效果不理想。
因此,高级氧化技术作为一种新兴的处理方法被广泛研究和应用。
高级氧化技术是指在常温常压下利用活性氧化剂将有机物氧化降解的一种技术。
其主要应用于废水处理领域,可以高效地降解有机物和去除有毒物质。
下面将详细介绍高级氧化技术的应用。
1. 光催化氧化技术光催化氧化技术是指在半导体材料的催化下,通过光催化反应将有机物氧化降解为二氧化碳和水。
这种技术利用紫外光激活催化剂表面产生高度活性的氧化剂,对有机物进行氧化降解。
光催化氧化技术具有高处理效率、无二次污染和广泛适用性等优点,在有机物降解和水净化方面有着广阔的应用前景。
2. 臭氧氧化技术臭氧氧化技术是指通过电晕放电或紫外光辐射产生臭氧,利用臭氧的强氧化性将有机物氧化降解。
臭氧氧化技术可以高效地氧化分解有机物,对有毒物质和难降解的有机物尤为有效。
此外,臭氧氧化技术还可以杀灭水中的微生物,提高水质的卫生安全性,因此在饮用水处理中也得到广泛应用。
3. 高级氧化过程高级氧化过程是指在一定温度条件下,通过将催化剂引入反应体系,利用高级氧化剂对有机物进行氧化降解。
常见的高级氧化剂包括过氧化氢、硫酸亚铁等。
高级氧化过程具有简单、高效、广泛适用等特点,对处理废水中的微乳浊度、玻璃生产废水和染料废水等具有显著效果。
4. Fenton氧化技术Fenton氧化技术是一种以过氧化氢和氢氧化亚铁为基础的氧化技术。
过氧化氢能够分解生成自由羟基,而氢氧化亚铁则能够和过氧化氢反应生成自由羟基,进一步加速有机物的氧化降解。
Fenton氧化技术在污水处理中具有较高的氧化活性和降解效果,尤其适用于处理高COD(化学需氧量)废水。
高级氧化技术在污水处理中的应用有着较高的效果和潜力。
通过光催化氧化技术、臭氧氧化技术、高级氧化过程和Fenton氧化技术等不同的氧化方法,可以有效地降解废水中的有机物,去除有毒物质,提高水质的卫生安全性。
污水处理过程中的催化氧化技术解析

污水处理过程中的催化氧化技术解析污水处理是一项关系到环境保护和人民健康的重要工作。
催化氧化技术是目前广泛应用于污水处理中的一种技术,其作用是通过一系列催化反应将有毒有害的有机污染物转化为无害的物质。
下面将详细解析催化氧化技术在污水处理中的应用过程,并列出主要分点。
1. 催化氧化技术的基本原理- 催化氧化是指通过催化剂催化作用,将有机物氧化为无机物或有机酸。
- 催化剂通常选择负载型金属氧化物,如二氧化锰、二氧化铁等。
- 催化氧化过程需要提供氧气供催化剂参与反应,一般通过增氧设施实现。
2. 催化氧化技术在污水处理中的应用步骤- 初级处理:去除污水中的固体颗粒和悬浮物,如格栅过滤、沉砂池等。
- 中级处理:通过物理或生物方法去除污水中的可溶性有机物,如生化池、活性炭吸附等。
- 催化氧化处理:将经过中级处理后仍残留的有机污染物进行催化氧化。
- 次级处理:去除氧化后产生的氧化产物,如沉淀池、过滤装置等。
3. 催化氧化技术的优势- 高效性:催化氧化技术能够将有机污染物高效转化为无害物质,具有较高的处理效率。
- 安全性:催化氧化反应在相对温和的条件下进行,不会产生高温或高压等安全隐患。
- 稳定性:催化剂具有较好的稳定性,能够进行多次循环使用,延长催化氧化系统的寿命。
4. 催化氧化技术的应用案例- 化工废水处理:化工废水中含有各种有机物和有毒有害物质,催化氧化技术可以对其进行彻底处理,达到排放标准。
- 食品工业废水处理:食品工业废水中含有大量有机物和油脂,催化氧化技术可以高效去除有机污染物,减少对环境的污染。
- 生活污水处理:生活污水中包含大量有机物和氮、磷等营养成分,催化氧化技术可以减少有机物的浓度,降低氮磷营养物的含量,避免对水体造成富营养化。
5. 催化氧化技术的发展趋势- 绿色化发展:随着环保意识的提升,催化氧化技术将趋向于绿色化发展,注重催化剂的可再生性和环境友好性。
- 高效化改进:研究人员将致力于进一步提高催化氧化技术的处理效率和降低能耗,以满足大规模废水处理的需求。
废水处理高级氧化及其催化剂技术

废水处理高级氧化及其催化剂技术随着工业进展,废水排放量急剧增加,高效水处理技术的开发与应用变得越来越重要。
相比生物处理为代表的常规技术,高级氧化技术可实现有机废水的高效处理,广泛应用于难降解有机废水的强化预处理和深度处理等过程,成为环境科学与技术领域的讨论热点。
高级氧化过程与自由基亲密相关,实现自由基的高效激发特别关键。
目前,高级氧化技术主要包括芬顿法、类芬顿法、过硫酸盐法、臭氧氧化法等,其反应过程多与催化技术亲密相关。
高级氧化处理过程中,催化剂可有效促进自由基的快速生成和高效利用,提高反应速率,最终实现温柔反应条件下的废水处理。
鉴于高级氧化法水处理技术的重要性,文中围绕高级氧化技术及其催化剂在难降解废水处理中的讨论,对其进行了简要评述和展望。
1、高级氧化技术概况高级氧化技术是20世纪80年月兴起的新型、高效污染物掌握技术,其通过高温、高压、电、声、光、催化剂等条件激发产生自由基,所产生的自由基的氧化力量接近或达到羟基自由基水平,这些自由基通过与有机污染物进行自由基链反应,最终实现污染物的降解与矿化。
经过几十年的进展,高级氧化技术得到多样化进展,主要包括芬顿氧化、类芬顿氧化、过硫酸盐氧化、臭氧氧化、湿式氧化、微波氧化和光催化氧化等。
由于反应条件和自由基产生原理的差异,不同高级氧化技术具有各自的技术特点和适用范围。
2、高级氧化技术及其催化剂2.1 芬顿氧化及其催化剂芬顿反应主要依靠Fe2+活化双氧水(H2O2)来产生羟基自由基,属于均相反应,具有催化效率高的特点。
讨论表明,即使对于难降解的焦化废水,芬顿氧化仍具有较高的COD和挥发酚去除率,同时芬顿氧化还可提高废水的可生化性。
然而,芬顿氧化过程中大量使用Fe2+,存在因铁泥生成所引发的二次污染和处理成本问题。
为提高Fe2+的利用率,新型高效均相催化剂的开发及其催化氧化反应体系的建立特别关键。
HOU等基于羟胺的给电子作用,为芬顿催化氧化过程中Fe3+/Fe2+的原位循环供应了新策略,提高了反应体系中Fex+和H2O2的利用率。
污水处理中的高级氧化技术

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。
《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。
铁基催化剂高级氧化技术降解废水研究进展

铁基催化剂高级氧化技术降解废水研究进展铁基催化剂高级氧化技术降解废水研究进展1. 引言随着工业化和城市化的快速发展,废水排放成为严重的环境问题。
大量工业废水、生活污水中富含有机物和有害物质,如重金属离子、有机溶剂、农药等,对环境和人类健康造成巨大威胁。
因此,寻找高效、经济、环保的废水处理技术成为当务之急。
2. 高级氧化技术简介高级氧化技术是指一类利用活性氧化物(包括自由基、离子、过氧化物等)对有机物进行氧化分解的技术。
它具有高效、全程无二次污染、适应性强等特点,被广泛应用于废水处理领域。
其中,铁基催化剂高级氧化技术由于其低成本、易得性、良好的催化活性而备受关注。
3. 铁基催化剂高级氧化技术的研究进展3.1 铁基催化剂高级氧化技术的原理铁基催化剂高级氧化技术的原理是通过在催化剂的作用下产生活性氧化物,将废水中的有机物氧化分解为二氧化碳和水。
这种技术主要通过有机物的直接氧化、间接氧化和电化学氧化等途径来完成。
3.2 铁基催化剂制备方法的改进针对传统制备方法中催化剂活性低、稳定性差等问题,研究者通过改进合成条件、添加复合助剂等措施,提高了铁基催化剂的活性和稳定性。
例如,采用溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等新的制备方法能够精确控制催化剂的形貌和物相结构,提高其催化性能。
3.3 铁基催化剂在废水处理中的应用铁基催化剂高级氧化技术在废水处理领域应用广泛。
研究表明,铁基催化剂对有机物的降解效果显著,且能够同时降解废水中的重金属离子和有机物。
此外,铁基催化剂还可以与其他技术相结合,如生物降解技术、光催化技术等,提高废水处理的效率和质量。
4. 铁基催化剂高级氧化技术存在的问题与展望4.1 技术存在的问题尽管铁基催化剂高级氧化技术在废水处理中表现出较好的效果,但仍存在一些问题。
例如,催化剂活性易受废水pH值、温度和水质污染物浓度等因素的影响,导致处理效果不稳定。
此外,催化剂的再生和循环利用问题也需要进一步研究。
4.2 技术的展望未来的研究需重点关注以下方面:一是进一步改进铁基催化剂的制备方法,探索新的合成技术,提高催化剂的活性和稳定性;二是深入研究铁基催化剂的催化机理,优化反应条件,提高处理效率;三是探索催化剂与其他技术的协同作用,寻找更加高效的废水处理方案。
《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,废水排放量大幅增加,水污染问题日益严峻。
作为环境保护领域的重要组成部分,废水处理技术的创新和优化至关重要。
高级氧化技术以其卓越的效率、灵活的应用性和环保性成为近年来研究的热点。
本文旨在探讨高级氧化技术在废水处理中的应用进展。
二、高级氧化技术的概述高级氧化技术(AOPs)是一种利用强氧化剂产生羟基自由基(·OH)来处理有机废水的技术。
·OH具有极高的反应活性,可与废水中的有机物发生快速反应,生成二氧化碳和水等无害物质,从而达到去除有机污染物的目的。
三、高级氧化技术的种类及其特点1. 湿式氧化法:通过氧气或空气作为氧化剂,在高温高压条件下与废水中的有机物进行反应。
其优点是处理效率高,但需要较高的能源消耗。
2. 臭氧氧化法:利用臭氧的强氧化性来处理废水中的有机物。
此方法操作简单,但处理效果受臭氧浓度和反应时间的影响。
3. 光催化氧化法:利用光催化剂(如TiO2)在光照条件下产生·OH来处理废水。
此方法环保、节能,具有广泛的应用前景。
四、高级氧化技术在废水处理中的应用进展1. 在工业废水处理中的应用:高级氧化技术被广泛应用于石油化工、印染、制药等行业的工业废水处理。
例如,利用湿式氧化法处理石油化工废水中的有毒有害物质;利用光催化氧化法降解印染废水中的难降解有机物等。
2. 在城市污水处理中的应用:高级氧化技术可用于提高城市污水的处理效果和处理后水的再利用价值。
如通过臭氧氧化法对污水处理厂的出水进行深度处理,降低生物毒性和臭味等。
3. 高级氧化技术的联合应用:随着研究的深入,学者们发现将多种高级氧化技术进行联合应用可达到更好的处理效果。
例如,结合光催化氧化法和臭氧氧化法形成的光电-臭氧催化系统可进一步提高废水处理的效率和质量。
五、存在的问题及展望尽管高级氧化技术在废水处理中取得了显著的进展,但仍存在一些问题。
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废水处理高级氧化及其催化剂技术随着工业发展,废水排放量急剧增加,高效水处理技术的开发与应用变得越来越重要。
相比生物处理为代表的常规技术,高级氧化技术可实现有机废水的高效处理,广泛应用于难降解有机废水的强化预处理和深度处理等过程,成为环境科学与技术领域的研究热点。
高级氧化过程与自由基密切相关,实现自由基的高效激发非常关键。
目前,高级氧化技术主要包括芬顿法、类芬顿法、过硫酸盐法、臭氧氧化法等,其反应过程多与催化技术密切相关。
高级氧化处理过程中,催化剂可有效促进自由基的快速生成和高效利用,提高反应速率,最终实现温和反应条件下的废水处理。
鉴于高级氧化法水处理技术的重要性,文中围绕高级氧化技术及其催化剂在难降解废水处理中的研究,对其进行了简要评述和展望。
1、高级氧化技术概况高级氧化技术是20世纪80年代兴起的新型、高效污染物控制技术,其通过高温、高压、电、声、光、催化剂等条件激发产生自由基,所产生的自由基的氧化能力接近或达到羟基自由基水平,这些自由基通过与有机污染物进行自由基链反应,最终实现污染物的降解与矿化。
经过几十年的发展,高级氧化技术得到多样化发展,主要包括芬顿氧化、类芬顿氧化、过硫酸盐氧化、臭氧氧化、湿式氧化、微波氧化和光催化氧化等。
由于反应条件和自由基产生原理的差异,不同高级氧化技术具有各自的技术特点和适用范围。
2、高级氧化技术及其催化剂2.1 芬顿氧化及其催化剂芬顿反应主要依靠Fe2+活化双氧水(H2O2)来产生羟基自由基,属于均相反应,具有催化效率高的特点。
研究表明,即使对于难降解的焦化废水,芬顿氧化仍具有较高的COD和挥发酚去除率,同时芬顿氧化还可提高废水的可生化性。
然而,芬顿氧化过程中大量使用Fe2+,存在因铁泥生成所引发的二次污染和处理成本问题。
为提高Fe2+的利用率,新型高效均相催化剂的开发及其催化氧化反应体系的建立非常关键。
HOU等基于羟胺的给电子作用,为芬顿催化氧化过程中Fe3+/Fe2+的原位循环提供了新策略,提高了反应体系中Fex+和H2O2的利用率。
作为新型催化剂,EDTA-Fe3+对芬顿反应有显著的促进作用,这归功于该络合物可有效降低Fe3+/Fe2+的氧化还原电势,因而拓宽了芬顿氧化的pH适用范围,并减少了铁盐及H2O2的用量。
此外,铜具有与铁类似的氧化还原特性,且铜物种更容易与溶液中的有机配体发生络合反应,因此,铜物种可能成为高效的芬顿催化剂。
围绕铜系催化剂,胡春课题组做了大量的研究工作,设计并合成出基于σ-Cu2+-ligand络合促进机制的不同构型的单一铜反应中心催化剂,提高了芬顿反应的效率。
目前,芬顿氧化仍是高级氧化技术的研究重点,通过高效催化剂的开发和新型反应体系的建立,可以实现具有高效催化性能金属离子的快速还原,不仅提高了催化剂的利用率,还避免了H2O2的无效分解。
2.2 类芬顿氧化及其催化剂为进一步解决均相芬顿氧化体系存在的催化剂流失和二次环境污染等问题,近年来,类芬顿氧化技术得到快速发展。
类芬顿氧化通过固相催化剂来促进H2O2分解,具有循环周期长、pH适用范围宽、不产生铁泥、易于固液分离等优点。
然而,类芬顿氧化为非均相反应,如何提高非均相催化剂的性能是类芬顿氧化技术的关键。
基于芬顿氧化中的Fe2+催化原理,铁基催化剂在类芬顿氧化中得到广泛研究且具有良好性能。
相比普通零价铁,纳米零价铁具有高比表面积和催化活性,在催化降解五氯苯酚的过程中表现出更好的性能。
基于铁基催化剂,孔令涛等通过Al修饰和Cu共负载制备出高效的Fe2O3-CuO/Al2O3/SBA-15催化剂,该催化剂在pH=7条件下对模拟生化废水具有良好的降解性能。
为实现催化剂的高效分离,W ANG等制备了Fe3O4/铁箔结合的催化剂,pH近中性条件下,该催化剂对罗丹明B具有高的去除率和良好的循环性能。
此外,通过电子转移性能的改善,催化剂性能在氧化体系中的提高得以实现。
XU等制备了BiVO4改性的水铁矿催化剂,Bi的引入能显著增强氧化过程中的电子转移,进而提高废水处理效果。
近来,基于“表面缺陷态硫化物”在有机废水氧化处理中的研究得到关注。
通过S2--Mx+的相互协同,MoS2、WS2、NiS等硫化物可以促进反应体系中金属活性中心的循环再生,为羟基自由基的高效激发创造条件,建立了高效的类芬顿氧化体系。
2.3 过硫酸盐氧化及其催化剂作为新兴的高级氧化技术,过硫酸盐氧化基于硫酸根自由基的生成。
相比羟基自由基,硫酸根自由基具有更高的氧化性、更长的半衰期以及更宽的pH适用范围(pH=2.0~11.0),在难降解废水处理方面具有广阔的应用前景。
然而,过硫酸盐的活化通常较为困难,通常多以微波、超声、光、催化剂等辅助进行,其中,高性能催化剂的突破将是过硫酸盐氧化技术的关键。
A VETTA等研究了Fe3O4催化过硫酸盐氧化处理含酚废水的性能,该催化体系中存在Fe3+-Fe2+的高效转换,因而具有良好的反应性能。
不同铁物种具有不同催化性能,张坤坤对比了不同铁基催化剂用于过硫酸钠处理含酚废水的性能,相比Fe2+,Fe0能够更好地促进硫酸根自由基生成,进而氧化降解苯酚。
通过乙二胺二琥珀酸(EDDS)的配体作用,吴彦霖合成了稳定的Fe3+-EDDS配合物催化剂,该新型催化剂在处理对叔丁基酚废水中具有良好的性能。
为进一步丰富过硫酸盐氧化体系,陈晴空构建了基于硫酸根自由基的类芬顿-可见光协同催化氧化体系,在pH=6.9、Co-TiO2双效催化剂作用下实现了罗丹明B和苯酚废水的高效处理。
2.4 臭氧氧化及其催化剂臭氧氧化技术对废水中难降解有机物具有很好的去除效果,而且不会产生污泥等二次污染物,具有绿色、高效的优点。
臭氧氧化主要包括直接反应和间接反应,分别通过臭氧和其产生的自由基与有机物反应。
EPR直接验证和HCO-3淬灭间接验证表明,臭氧氧化的高效性能主要与羟基自由基的间接反应有关。
为提高氧化性能,目前的臭氧氧化技术多与催化过程结合,通过有效激发羟基自由基,提高臭氧氧化体系的性能。
张国涛等将Cu-Fe-Mn三元催化剂用于煤气化废水处理,该催化剂具有良好的臭氧催化氧化能力,可有效去除废水中COD和色度。
庄海峰以生物污泥为载体制备了MnOx/SBAC 和FeOx/SBAC催化剂,经臭氧催化氧化处理后的煤气化废水具有可生化性好、急性毒性低的特点,有利于煤制气废水“零排放”目标的实现。
针对生化后焦化废水无法达标的问题,何灿等研究了SODOⅡ双组分金属氧化物催化剂催化臭氧处理焦化生化出水的效果,中试结果表明,反应时间1.5h、臭氧投加量80mg/(Lh)的工艺条件下,废水的COD去除率高于60%。
为提高臭氧的利用率,岳山等研究了CeO2-MgO/活性炭催化剂结合尾气利用技术对制药废水进行处理的性能,在臭氧投加量4.9g/h和催化剂投加量1.5g/L的工艺条件下,废水的COD及NH3-N去除率分别为96.3%和99.8%。
2.5 湿式氧化及其催化剂湿式氧化技术是在高温(150~320℃)和高压(0.5~20MPa)的条件下,以空气、氧气等为氧化剂,将有机污染物氧化分解的过程,适用于处理10~100g/L的高浓度、难降解工业废水,具有应用范围广、氧化速度快、二次污染少的特点。
为进一步提高效率、降低成本,通过结合催化剂的开发,催化湿式氧化在近年得到了快速发展。
孙珮石等采用200L/d湿式催化氧化小型工业试验装置对碱渣废水进行试验处理,270℃、9MPa条件下,废水中COD和挥发酚的去除率可达98%以上,具有良好的技术可行性。
针对某化工厂的助剂废水,孙文静等采用的Ru基催化剂实现对助剂废水的高效降解,经处理后废水的B/C高于0.6,COD去除率超过75%。
目前,催化湿式氧化技术已在国内废水处理行业得到广泛应用,包括石化废水、碱液废水、糖精废水等。
2.6 微波氧化及其催化剂微波技术应用于难降解有机污染物的处理过程具有反应快速、操作方便、矿化度高等特点。
微波能使极性分子产生高速的旋转碰撞而产生热效应,同时改变体系的热力学函数,降低反应的活化能和分子的化学键强度。
为进一步提高微波氧化的效率,目前多采用微波与催化剂联合使用的方式,通过微波诱导催化实现难降解废水的高效处理。
施向荣等采用微波氧化技术对高浓度模拟苯酚废水进行氧化处理,Fe2O3/γ-Al2O3催化剂可强化氧化反应过程,实现污染物的高效、快速降解。
徐仿海和雷辉在微波催化基础上,结合焦粉吸附和芬顿氧化对煤焦油加工生化废水进行深度处理,反应过程中,焦粉与微波强烈相互作用而产生高温、高能的“热点”,从而促进羟基自由基的生成,实现废水强化处理的效果。
结合响应曲面技术进行研究,孟海玲等以焦化废水生化出水为研究对象,采用微波诱导载铜活性炭深度处理焦化废水,550W微波作用5min和催化剂用量20g/L的工艺条件下,废水中COD去除率82.6%~84.2%。
2.7 光催化氧化及其催化剂光催化氧化技术具有反应条件温和、环境友好、清洁高效、无二次污染等优点,是一项具有广泛应用前景的新型的废水处理技术,目前已受到越来越多的关注。
游迪等通过两步水热法获得单晶锐钛矿型TiO2,并与草酸铁混合后在氩气中煅烧得到Fe-TiO2催化剂,该催化剂不仅对X3B染料废水表现良好的催化降解性能,还因自身磁性而具有良好的分离回收性能。
针对化学镀镍和镀铜过程产生的废液,刘鹏以废液中的镍等重金属为催化剂,通过H2O2作为氧化剂协同构建了芬顿-光催化体系,光照条件下可有效消除废液中的有机污染物,实现以废治废的目的。
作为新材料的应用拓展,金属-有机框架材料(MOFs)近年来因其良好的光学敏感性和结构可控性受到关注。
基于中心金属结点-有机桥连配体的设计和材料复合,郭烨等合成了Ni-MOFs/TiO2和Co-MOFs/TiO2催化剂并用于酸性品红和甲基橙溶液的处理,研究表明,MoFs作为光敏剂易被激发并向TiO2注入电子,抑制了电子和空穴复合,从而提高了该催化剂在可见光照射下的光催化效率。
随着学科交叉的进一步融合,催化材料将不断进步,从而推动光催化氧化技术的发展。
3、结语目前,高级氧化技术及其催化剂在废水处理方面取得了不同程度的进展。
围绕自由基的激发与生成,高级氧化技术已经由芬顿氧化发展出类芬顿氧化、过硫酸盐氧化、臭氧氧化等多种技术。
尽管不同氧化技术都有各自工艺特点,但其性能均与自由基生成密不可分。
高效的催化剂和反应系统有助于促进自由基的生成并提高氧化剂的利用率,最终实现温和反应条件下的废水处理。
随着学科交叉的发展,高级氧化技术未来将多元化发展,结合新型催化剂和反应系统的开发,不断拓宽适用范围和提高处理效能,推动高级氧化技术在废水处理中的规模化应用。
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