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高级氧化技术在含酚废水处理上的应用

目前,研究和应用较多的高级氧化处理技术主要有光化学氧化、湿法催化氧化、超声化学氧化及超临界水氧化。

湿式氧化法(WAO)是在高压、高温下利用氧化剂将废水中的有机物氧化成CO2、H2O或小分子有机物,从而达到去除污染物的技术。为了提高有机物的分解速率,在常规湿式氧化法的基础上进行了改进,并提出湿式催化氧化法(CWAO),即在WAO工艺基础上添加了适宜的催化剂。有关研究表明,在酚含量约7866mg/L,COD值约22928mg/L的废水中加入Cu(NO3)2催化剂、并配合使用H2O2、O3等氧化剂,可使酚的去除率达100%,COD去除率达65%~90%。

光化学氧化法主要分为光催化氧化和光激发氧化。光激发氧化法指在自然光的照射下,以O2、O3及空气作为氧化剂产生羟基自由基(·OH)。而光催化氧化法指在紫外光(UV)的照射下,向反应溶液中加入半导体催化剂,以产生羟基自由基(·OH)。其中,紫外光催化氧化具有良好的效果,在紫外光的照射下,有机物中C-N和C-C键吸收能量断裂,最终将有机物转化为二氧化碳的形式。难以通过生物降解去除的有机废水,利用光化学氧化处理效果显著,并且当前研究较多的是均相光氧化和非均相半导体光催化氧化。用于均相光氧化过程的常用体系包括UV/Fenton、UV/H2O2/草酸铁络合物等。UV/Fenton光催化氧化法常用于处理含酚废水,在处理较为复杂的有机废水时,为使有机物完全降解,需要加大氧化剂使用量及延长光照时间。在处理低浓度含酚废水时,非均相半导体光催化氧化用TiO2光处理效果更佳,pH=4的环境下光解2h,可使酚的去除率达到100%。

超临界水氧化法,当水的温度高于647K且压力大于22.1MPa时,水的密度、介电常数、粘度、扩散系数等都将发生很大变化,水将处于一种超临界状态,此状态下的水为超临界水。超临界水具有优异的溶解性和可压缩性,按相似相溶原理,非极性有机物可以完全溶解在水中。氧气和空气也可以任何比例溶解在水中,而无机组分的溶解度很小。超临界水氧化法采用超临界水作为介质,使气体和有机物完全溶解在废水中,有机物质可在很短的时间内完全被氧化为CO2、H2O、N2及其他无害小分子。

超声波化学氧化主要利用超声波处理废水,在微小区域产生高温空化气泡和强氧化剂。在高温高压下,水蒸气分裂产生·OH等自由基以及H2O2、H2等氧化物,使难降解有机物完全分解。

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