1.濕式氧化
(1)濕式氧化基本原理
濕式氧化法——是在高溫(200~300℃) 、高壓(3~15MPa)下,強化空氣氧化過程,處理含大量有機物的污泥和高濃度有機廢水的一種方法。
與常規(guī)方法相比,具有適用范圍廣、處理效率高、極少有二次污染、氧化速率快、可回收能量及有用物料等特點,因而受到了世界各國科研人員的廣泛重視,是一項很有發(fā)展前途的水處理方法。
(2)濕式空氣氧化反應動力學
對濕式氧化反應機理的分析表明,羥基自由基攻擊有機物將產(chǎn)生低級羧酸,C—C鍵斷裂會產(chǎn)生低分子有機物。
(3)濕式氧化的主要影響因素
①溫度(操作溫度通常控制在150~280℃)②壓力(壓力在反應中的作用主要是保證呈液相反應)③反應時間④廢水性質(zhì)(有機物氧化與其電荷特性和空間結構有關)
(4)濕式氧化工藝
(5)濕式氧化法的應用
①用于高濃度難降解有機廢水生化處理的預處理,提高可生化性;
②用于處理有毒有害的農(nóng)藥廢水,含酚廢水,染料廢水等工業(yè)廢水,也可以用于處理污泥。
2.Fenton試劑及類Fenton試劑氧化法
Fe2+/H2O2體系能氧化多種有機物,所以將亞鐵鹽和過氧化氫的組合稱為Fenton試劑,它能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術無法去除的難降解有機物,其實質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應活性的羥基自由基(·OH),·OH可與大多數(shù)有機物作用使其降解。隨著研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸鹽(C2O2-4)等引入Fenton試劑中,使其氧化能力大大增強。從廣義上說,F(xiàn)enton法是利用催化劑、或光輻射、或電化學作用,通過H2O2產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理有機物的技術。從發(fā)展歷程來看,F(xiàn)enton法基本上是沿著光化學和電化學兩條路線向前發(fā)展的。
Fenton法在處理難降解有機廢水時,具有一般化學氧化法無法比擬的優(yōu)點,至今已成功運用于多種工業(yè)廢水的處理。但H2O2價格昂貴,單獨使用往往成本太高,因而在實際應用中,通常是與其他處理方法聯(lián)用,將其用于廢水的預處理或最終深度處理。用少量Fenton試劑對工業(yè)廢水進行預處理,使廢水中的難降解有機物發(fā)生部分氧化,改變它們的可生化性、溶解性和混凝性能,利于后續(xù)處理。另外,一些工業(yè)廢水經(jīng)物化、生化處理后,水中仍殘留少量的生物難降解有機物,當水質(zhì)不能滿足排放要求時,可采用Fenton法對其進行深度處理。
3.超臨界水氧化技術
(1)超臨界水氧化技術基本原理
①超臨界流體
超臨界流體是存在于氣、液這兩種流體狀態(tài)以外的第三流體。
超臨界流體具有許多特性:
A、超臨界流體分子的擴散系數(shù)比一般的液體高10~100倍,有利于傳質(zhì)和熱交換。
B、可壓縮性,溫度或壓力較小的變化可引起超臨界流體的密度發(fā)生較大的變化。
②超臨界水及其特征
如果將水的溫度和壓力升高到臨界點(Tc=374.3℃,pc=22.05MPa)以上,水就會處于一種既不同于氣態(tài)也不同于液態(tài)和固態(tài)的新的流體態(tài)——超臨界態(tài),該狀態(tài)的水即稱之為超臨界水。
A、超臨界水像一個中等強度的極性有機溶劑;
B、超臨界水能與非極性物質(zhì)(如烴類)和其他有機物完全互溶,而無機物(特別是鹽類)在超臨界水中的離解常數(shù)和溶解度卻很低;
C、超臨界水可以與空氣、氮氣、氧氣和二氧化碳等氣體完全互溶。這是超臨界水作為氧化反應介質(zhì)的一個重要條件。
③超臨界水化學反應
超臨界水化學反應的主要類型及應用對象
反應類型: 應用舉例:
氧化反應 處理有毒物質(zhì)
脫水反應 乙醇脫水制乙烯
水熱合成 合成無機材料
水解和裂解 煤和木材液化
加氫、烷基化 烷加工
④超臨界水氧化原理及反應機理
超臨界水氧化的主要原理是利用超臨界水作為介質(zhì)來氧化分解有機物。在超臨界水氧化過程中,由于超臨界水對有機物和氧氣都是極好的溶劑,因此有機物的氧化可以在富氧的均一相中進行,反應不會因相間轉移而受限制。
(2)超臨界水氧化技術工藝及裝置
超臨界水氧化處理污水的工藝*早是由Modell提出的
(3)超臨界水氧化技術的應用
①酚的氧化②處理含硫廢水③多氯聯(lián)苯等有機物超臨界水氧化④降解聚苯乙烯泡沫⑤污泥的超臨界水氧化
(4)超臨界水氧化技術的優(yōu)越性
①效率高,處理徹底②反應速率快,停留時間短(可小于1min)③適用范圍廣④不形成二次污染⑤反應過程中自身氧化放熱來維持反應所需的溫度
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