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负载活性炭催化氧化法处理有机废水的原理及优点

发布时间:2020-06-04 浏览

催化氧化法是近20年来应用于废水领域的新型有效的处理方法,是对传统化学法的改进和加强。它利用催化剂的催化作用,加快氧化反应速度,提高氧化反应效率。其中,以过渡金属负载活性炭为催化剂,过氧化氢、臭氧或空气为氧化剂,在常温、常压下分解水相中有机物的方法。目前,负载活性炭催化氧化法已在国内得到工业化应用。

一、负载活性炭催化氧化法处理有机废水的原理

负载活性炭催化氧化法的实质是借助外加条件引发形成氧化电势较高的羟基游离基OH,借以攻击有机物分子,使发生链状分解反应,或借助随机形成的热力学化学电池反应,直接使有机物分解为CO2和水,因而能以较低的药剂成本处理高浓度的有机废水,并获得较好的处理效果。

负载活性炭催化氧化法集催化、氧化、吸附和过滤于一体,为常温常压下处理工业有机废水提供了新方法。然而,由于活性炭有发达的细孔结构和特异的表面特性,不同的含氧官能团(如羧基、醌型羰酚羟基、羧酸酐以及内脂等),对电子的接受能力和对不同物质的吸附能力存在显著差异,因而其催化作用也不尽相同。换句话说,金属负载活性炭催化剂是有选择性的,活性炭表面含氧官能团的类型,将很大地影响催化剂的催化活性。另外,由于多相催化氧化反应是一种界面上的反应,催化剂表面吸附有机物和氧,使相对浓缩并在催化剂作用下引发游离基反应;因此,废水与催化剂、氧气接触的方式就显得非常重要,亦既催化氧化反应需要在一个适宜的反应装置中进行。

在前人研究结论及有关催化原理的基础上,我们总结出如下观点:常温常压催化氧化技术的核心是催化剂和反应器。负载活性炭催化剂的催化活性点是碳表面的含氧基团,活性组分起催化作用,而催化活性则决定于活性组分的分散度,活性炭表面富集的溶解氧是催化氧化反应的控制因素。根据以上观点,我们系统研究了载体的类型、载体的前处理方式、活性组分的浸渍方式、活化条件、后处理方式及条件、活性组分的组成及配比等问题,并分别筛选了苯胺类、酚类、洗涤剂类、石油类及氯代吡啶类废水适用催化剂(游离基反应型和电化学反应型)及其工艺参数,还成功地将该技术用于采油废水达标处理、氯代吡啶类生产废水处理和M盐生产废水处理,获得了较好的效果。

二、负载活性炭催化氧化法具有以下的优点:

1、催化氧化反应在常温常压下进行,反应条件温和,操作管理方便,设备投资低;

2、催化剂制备简便,药剂投加量小,活性炭流失小,运行费用较低;

3、催化氧化效率高(COD去除率75%-95%),生成物以含氧小分子化合物为主,不产生有机卤代烃等二次污染物;

4、催化剂使用寿命长(10-13个月)、易活化再生、容易与水分离;

5、可连续操作,便于实现自动化控制。

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