废水催化氧化技术研究

废水催化氧化技术的研究

摘要：本文评述了芬顿氧化法、催化臭氧氧化法、光催化氧化法、电解催化氧化法、湿式空气氧化/湿式催化氧化法、超临界水氧化法、超声氧化法等各类目前认为最有实用价值的催化氧化技术的原理、特性和各自的优缺点，分析了各类催化氧化技术存在的问题和未来的发展趋势。认为金属催化臭氧氧化技术结合了臭氧氧化力强和金属催化剂易于制造、经久耐用、不需另加其他药剂和操作成本低的优点，是既经济又高效的氧化技术，也是未来较有发展前途的技术。

关键词：废水处理催化氧化技术芬顿试剂臭氧湿式氧化

The Study of Wastewater Catalytic Oxidation

Technology

Abstract:The principles,characteristics,advantages,and disadvantages of the various most practical catalytic oxidation technologies recently,for example,Fenton oxidation,catalytic ozone oxidation,photocatalytic oxidation,electrolytic catalytic oxidation,wet air oxidation and catalytic wet air oxidation,supercritical water oxidation,and supersonic oxidation,were reviewed and the problems existing in various advanced oxidation technologies and the development tendency in the further were analyzed.It is considered that the metal-catalyzed ozone oxidation is an economic and highly efficient oxidation technology combining the advantages of both ozone’s strong oxidation ability and metal catalyzer’easy manufacturing,high durability,no need of adding other reagents,and low operation cost,showing a good development prospect in the future.

Keywords:wastewater treatment;catalytic oxidation technology;Fenton reagent; ozone;wet oxidation;

一、前言

随着现代工业的发展，工业废水的处理越来越成为人们关注的问题。对于有机物成分简单、B／C值高及有机物浓度较低的工业废水，可采用一种传统工艺或多种传统工艺的组合进行处理。如，目前国内制浆造纸、纺织印染、棉粕化纤等企业污水深度处理(二级生物处理后)大多采用传统工艺，即投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的传统工艺，但其COD去除率低，运行成本偏高，而且产生的化学污泥难脱水处理，所排废水也会因铝离子超标而影响周边环境。但现在很多工业废水中存在着有机物浓度高、成分复杂、有毒有害、难生物降解等特点，传统的方法达不到处理要求。

而催化氧化工艺是近2O多年发展起来的一种高效处理高浓度有机废水的先进环保技术，利用此法处理高浓度难降解有机废水，可得到较好的处理效果，因此引起了国内外环保工作者的广泛重视。近几年来对这方面的研究十分活跃，新技术、新催化剂、新工艺不断被开发出来，催化氧化工艺成为有竞争力的新技术，应用前景十分广阔，研究开发新的催化氧化工艺具有巨大的现实意义。

二、氧化氧化技术

2.1氧化氧化技术的概念

氧化氧化技术[1]是一种集电化学混凝、化学催化氧化及物化絮凝沉淀于一体的处理工艺，它通过化学药品的催化氧化作用使水中的大分子有机物通过加合取代、电子转移，直接与水分离，甚至使小分子的有机物氧化为水和CO2，个别有机物直接矿化。

2.2氧化氧化技术的特点[2-3]

高级氧化技术已成为治理生物难降解有机有毒污染物的重要手段，在印染、化工、农药、造纸、电镀和印制板、制药、医院、矿山、垃圾渗滤液等废水的处理上已获得应用。它的优点是：

(1)通过反应产生的羟基自由基将难降解的有毒有机污染物有效地分解，直

至彻底地转化为无害的无机物，如CO

2、N

2

、SO

4

2-、PO

4

3-、O

2

、H

2

O等，没有二次

污染，这是其他氧化法难以达到的。

(2)反应时间短、反应速度快，且过程可以控制、无选择性，能将多种有机污染物全部降解。

它的缺点是：

(1)处理过程有的过于复杂、处理费用普遍偏高、氧化剂消耗大，碳酸根离子及悬浮固体对反应有干扰。

(2)仅适用于高浓度、小流量的废水的处理，低浓度、大流量的废水应用难。

2.3氧化氧化技术中催化剂的分类

目前应用于催化氧化中的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类，根据催化剂的状态可分为均相催化剂和非均相催化剂。

2.3.1均相催化剂

可溶性过渡金属盐类，如铜、钴、铁、锰等。用的较多的是铜系催化剂，另外还有铁系催化剂，铁系催化剂中最著名的是Fenton试剂，即在溶液中加入Fe2+、

Fe3+为催化剂，以H

2O

2

为氧化剂，形成·OH来氧化有机物。

均相催化剂的特点：A.作用原理：通过向反应溶液中加入可溶性的金属盐作为催化剂，以分子或离子水平对反应过程起催化作用。B.特点：反应较温和，反应性能好，有特定的选择性。C.不足：催化剂易流失造成损失，对环境产生二次污染，需进行后继处理以便从水中回收催化剂。流程比较复杂，提高了废水的处理成本。

2.3.2非均相催化剂

主要有贵金属系列、过渡金属氧化物系列和稀土系列催化剂。非均相催化剂是以固态形式存在，催化剂具有活性高、易分离、稳定性好等优点，因此非均相催化剂的研究受到了普遍关注。