高浓度难降解有机废水的催化氧化技术发

环境科学卷期高浓度难降解有机废水的催化氧化技术发展温东辉祝万鹏清华大学环境工程系,北京摘要在催化氧化法的研究发展中,产生出湿式催化氧化法、光催化氧化法,均相催化氧化法和多相催化氧化法个分支。在实质上,它们都对氧化剂的分解产生催化作用,以加快废水中有机物与氧化剂之间的化学反应。由于某些强氧化剂可在催化作用下产生更强氧化性的基团,能够使一些高浓度难降解的有机物氧化分解,因此催化氧化法成为处理高浓度难降解有机废水的一项重要的新技术。本文将对催化氧化法的研究发展、应用情况分类予以介绍。关键词催化氧化,有机废水,氧化剂。许多工业废水都具有有机物浓度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特点,国内外对此类高浓度难降解有机废水的综合治理都予以高度重视。目前部分成分较简单、生物降解性略好、浓度较低的废水都可通过组合传统的工艺得到处理,而浓度高、难以生物降解的废水的治理工作在技术和经济上都有很大困难。近年来,这方面的研究十分活跃,新技术、新工艺、新药剂不断被开发出来,催化氧化法即属于一项具有竞争力的新技术。催化扭化法的研究发展催化氧化法是对化学氧化法的改进与强化、根据所采取的不同改进措施,发展出湿式催化氧化法、光催化氧化法、均相催化氧化法和多相催化氧化法如表。表各催化氧化法比较方法湿式催化氧化作用原理优点缺点研究方向对系统加压加温,可利用已有的工业催化剂,使反应迅速完成。处理效率高,以空气,。、作氧化剂将废水中众多有机物完全氧化为、和,不需再进行后处理即可达标。处理效率提高,氧化剂利用效率提高,处理过程中不带入其它杂质需要高温、高压的设备与配套设施,催化剂损耗很大,易发生中毒、致污等现象而失活。研究适合于温和条件下,对有机污染物氧化分解有广谱催化活性的催化剂。光催化氧化法均相催化氧化法处理效率较高,均相催化剂以分子或离子水平独立起作用,活性高。需要紫外线发生装置,需拆换。反应选择性差,废水有机物的光解常受其它竞争反应的干扰,可能产生更毒的物质催化剂无法回收,药剂费用偏高,处理过程中向水中带进其它杂质。在光催化氧化反应装置中加人半导体型催化剂,提高反应选择性还可组合和。,强化光解反应。组合和。及紫外光照,使反应速率最大限度地得到提高。多相催化氧化法在反应过程中辅以紫外光照,使氧化剂、吸收光能迅速分解形成’自由基,攻击水中有机物基团,使之分解。向反应体系中投加可溶性的酸、金属盐等物质,通过引发、的自由基型反应并不断再生而对水中有机物氧化反应起催化作用。向反应体系中装入固体催化剂,对有机物氧化分解的催化作用在催化剂表面进行。固体催化剂寿命长,易活化、再生、回收,容易与废水分离,便于连续性操作。处理效率不稳定,催化剂与废水性质是否匹配对处理效率影响很大。研制广谱高效的催化剂,并对其运行周期予以考察,作经济性分析。湿式催化氧化法业发达国家研究进展较快。等人巨’〕考察湿式催化氧化法始于年代,此后一些工收稿日期一一©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net卷期环境科学了贵金属一半导体催化剂在有机物湿式氧化中的活性,发现是效果最好的,对一些结构简单的醇、酸胺、醛、酸等有机物,其活性超过实际污水处理中使用的均相铜催化剂。我国在年代也开始了这方面试验研究,胡克源等人闭研究了种国产催化剂应用于湿式催化氧化法对几种典型有机污染物的催化初活性江义等人川采用催化剂,在高压釜中℃液相条件下对焦化厂等工业废水以及由氨、毗陡等组成的模拟废水进行了氧化试验。他们均发现几种催化剂对不同污染物有不同程度的催化氧化活性,但催化效果都是显著的。例如一催化剂可使焦化废水去除率达到,去除率达到仁〕。湿式催化氧化法需要高温,高压的设备,因此在化工厂、焦化厂等企业内,如将淘汰下的一些设备进行改造,处理厂内车间排放的高浓度难降解废水,将收到环境、经济双重效益。光催化氧化法光催化氧化法是目前催化氧化法中研究较多的一项技术,常用的氧化剂为和。。,在化学氧化和紫外光辐射的共同作用下,系统的氧化能力和反应速率都远远超过单独使用氧化剂或紫外辐射所能达到的效果。等人仁‘〕在研究。。分解产生’自由基的过程中,发现辅以紫外光辐射可加快分解,而且作用方式和向氧化系统中投加而提高分解一样。法对易光解的有机物作用效果最为明显。和一〕对不可生物降解的氯酚进行光催化氧化研究,分别改变、溶液氧、氧化剂种类和浓度等条件在一间歇式反应器内进行试验,发现紫外光照条件下,溶解氧对氯酚分解作用很小,而次氯酸纳,过氧化氢等氧化剂在一定投加量后对氯酚分解有很大帮助。李田川将光催化氧化法又严格分为“将紫外光辐射和氧化剂结合使用的光激发氧化法”和“以型半导体为敏化剂的光催化氧化法”,这种光化学氧化过程对许多