催化氧化法及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

劉 璐

（上海任遠(yuǎn)環(huán)保股份有限公司上海200436）

催化氧化法及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

劉 璐

（上海任遠(yuǎn)環(huán)保股份有限公司上海200436）

催化氧化法作為一種較為新型的技術(shù)在我們目前的工業(yè)廢水處理中已得到較為廣泛的運(yùn)用，通過這種方法，我們能夠更高效、快速地達(dá)到我們的處理工業(yè)廢水的目的。在我國，催化氧化法正在作為一種基礎(chǔ)性方法而衍生出更新更多樣的工業(yè)廢水處理工藝方法。本文試介紹催化氧化法的概況并分析其應(yīng)用情況從而展現(xiàn)我們目前所掌握的這一技術(shù)方法的程度。

催化氧化法；工業(yè)廢水；廢水處理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，人們的日常生活中所涉及的事物越來越廣，與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系也越來越大，工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)關(guān)系到很多的環(huán)境保護(hù)問題。工廠在生產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)候會(huì)由于生產(chǎn)工藝的需要而產(chǎn)生一定的工業(yè)廢水，這些廢水大多含有難降解且濃度較高的有機(jī)污染物，隨著我們對工業(yè)廢水處理的重視程度日益加深，同時(shí)鑒于傳統(tǒng)生物及物化處理廢水的局限性，如何更有效地處理工業(yè)廢水，使得廢水的排放水質(zhì)能夠達(dá)到相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，已成為人們關(guān)注的一個(gè)重要問題。由此需要一種處理效率高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用且適用性高的污水處理方法，以幫助環(huán)保工作者來處理這種難以生物降解的有機(jī)廢水。催化氧化法是一種利用了相應(yīng)的催化劑的催化作用，提高了氧化反應(yīng)的速度和效率，能夠以較高的反應(yīng)速率氧化分解現(xiàn)今工業(yè)廢水中的高濃度、難降解的有機(jī)污染物，將其與傳統(tǒng)的生物處理和相應(yīng)的物理化學(xué)處理方法結(jié)合，應(yīng)用于對工業(yè)廢水的處理中，幫助我們更好地實(shí)現(xiàn)對于工業(yè)廢水的處理。在對于催化氧化法的應(yīng)用實(shí)踐及不斷探索中，我們也逐漸對其進(jìn)行優(yōu)化和完善，并研究出不同類型的方法。

1 催化氧化法的特點(diǎn)

催化氧化法在目前的工業(yè)廢水處理中已是一種較為常見的處理措施，這種處理方式有很多的好處，因?yàn)槲覀冋f的所謂催化氧化法其主要過程是通過催化劑的分解，產(chǎn)生一定的催化作用從而使廢水中有機(jī)物和氧化劑的化學(xué)反應(yīng)的能夠加快發(fā)生。在對于工業(yè)行業(yè)中的廢水進(jìn)行處理之時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)催化氧化法其穩(wěn)定、高效等性能。催化氧化法能夠在一定程度上提高工業(yè)廢水的可生化降解性，這一方法實(shí)質(zhì)上作為一座物化和生化處理的橋梁，發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用?，F(xiàn)今在環(huán)保廢水處理領(lǐng)域，這一技術(shù)對于我們來說已經(jīng)并不陌生了，我們在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行更為深入的研究，來對其加以改善。在對于催化氧化法中，相關(guān)研究較多關(guān)于尋找更新、更高效、穩(wěn)定性更好同時(shí)成本較為低廉的催化氧化相關(guān)試劑。

2 不同種類的催化氧化法及其運(yùn)用

目前催化氧化已衍生出多種的方式方法，下面我們對于Fenton試劑催化氧化法、光催化氧化法、濕式催化氧化法以及其它的一些催化氧化法各種方法及其在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2.1 Fenton試劑催化氧化法

Fenton試劑的催化氧化法是指過氧化氫與二價(jià)鐵離子組成的氧化體系。在1894年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)二價(jià)鐵離子可通過過氧化氫強(qiáng)烈地促進(jìn)蘋果酸的氧化這一反應(yīng)之后，便開始了Fenton試劑的應(yīng)用，在其使用初期主要是被運(yùn)用于較為有限的有機(jī)合成的領(lǐng)域。在后來將Fenton試劑運(yùn)用于處理苯酚及烷基苯廢水，從而開創(chuàng)了這一試劑用于處理工業(yè)廢水的先例。

Fenton試劑具有較強(qiáng)的氧化的能力，對于降解廢水中難以生物降解的污染物十分有效。不同的試劑有著不同的反應(yīng)速率和性能，比如過氧化氫和二價(jià)鐵離子的組合其分解速度較快，但同時(shí)二價(jià)鐵離子和過氧化氫的組合之間也有不和諧的地方，可能導(dǎo)致過氧化氫無法充分發(fā)揮其效用，致使過氧化氫的利用率相對較低。我們需要詳細(xì)了解各種試劑的性能，使試劑能有較高的利用率，提高處理效率，從而降低處理成本。

對于Fenton試劑，我們常用于處理酚類、芳胺類、芳烴類、農(nóng)藥及核廢料等難降解污染物，如造紙廢水、印染廢水、焦化廢水、制藥廢水等，F(xiàn)enton試劑能夠有效地對這類廢料中的有機(jī)物進(jìn)行降解處理。

2.2 光催化氧化法

光催化氧化法是在近年來發(fā)展起來的污水治理方法，這種方法主要包括兩種，即均相光催化氧化法和非均相光催化氧化法。在我國相關(guān)的研究領(lǐng)域，對于非均相光催化氧化法這種方法的研究以及運(yùn)用更為廣泛。均相光催化氧化法主要運(yùn)用了二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子兩種催化劑，其本質(zhì)上也就是光助Fenton試劑法。這種方法可以利用太陽能的潛力，更高效的利用過氧化氫。第二種方法，非均相光催化氧化法主要是運(yùn)用光敏化半導(dǎo)體材料作為催化劑，我們目前對于這種方法的研究集中在對TiO2的改性和存在形態(tài)的研究方面。

對于光催化氧化法的應(yīng)用，我們較多地用于有機(jī)酸類、鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、雜環(huán)化合物、多環(huán)芳烴、酚類以及農(nóng)藥廢水等的降解。

2.3 濕式催化氧化法（CWAO法）

對于濕式催化氧化法，較早的應(yīng)用性研究開始于70年代，其主要是以濕式氧化法作為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的。在各種有毒有害和難降解的高濃度有機(jī)廢水處理中非常有效，具有很高的實(shí)用價(jià)值。這一方法主要是廢水在高溫高壓的環(huán)境之下，運(yùn)用含氧氣體或氧氣作為氧化劑，與此同時(shí)，結(jié)合催化劑的催化作用從而達(dá)到對于廢水的有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)及降解的目標(biāo)。在這種方法中，我們常見的催化劑有TiO2、TrO2及Mn、Fe、Co、Ni、W、Cu、Ag、Au等金屬氧化物或水溶性化合物。這種方法對能量能逐級利用，可減少有效能量的損失，能量利用率高，一般情況下工作效率也較高，但同時(shí)實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用所要求的條件也較高，我們需要對于環(huán)境條件以及配套設(shè)施等投入較大，整個(gè)工藝系統(tǒng)的運(yùn)行成本較高，所以我們對于此種方法的采用較少。

這種方法在日本等國家正進(jìn)行著較大規(guī)模的運(yùn)用，人們也在不斷研究出更高效的催化劑以改善其在實(shí)際操作中的多方面缺點(diǎn)。濕式催化氧化法較多地運(yùn)用于處理焦化廢水、含氰廢水、含氮廢水、含硫廢水、酒精廢水、煤氣廢水、染料廢水以及造紙廢水等等方面，具有很好的效果。

2.4 電催化氧化法

目前，全世界科學(xué)家對電化學(xué)氧化法處理廢水的技術(shù)有了初步了解和應(yīng)用，但是研究的水平不夠深入，處理廢水的種類也比較局限，主要集中在水中溶解性金屬陽離子的還原處理，但是現(xiàn)在有機(jī)廢水污染越來越嚴(yán)重，所以電化學(xué)方法逐漸開始應(yīng)用于有機(jī)廢水的處理。電化學(xué)氧化是在設(shè)計(jì)的水處理裝置內(nèi)，水分子在電壓作用下與有催化活性的陽極反應(yīng)從而產(chǎn)生具有高氧化還原電位的自由基，通過自由基與有機(jī)分子發(fā)生反應(yīng)，破壞分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到去除有機(jī)物的目的，是未來有機(jī)廢水處理發(fā)展的趨勢，尤其是難以用生物法處理的有機(jī)廢水。

電催化氧化法應(yīng)用于有機(jī)廢水處理，具有諸多優(yōu)勢。（1）電能屬于清潔能源，可以再生，對電能利用效率高，反應(yīng)條件寬松。沒有二次污染，對環(huán)境不產(chǎn)生負(fù)面影響。（2）電催化氧化法能對有機(jī)物進(jìn)行礦化分解，沒有生物污染，電化學(xué)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的活性自由基可殺滅廢水中的有害生物。（3）基礎(chǔ)建設(shè)和運(yùn)行成本較低，控制簡單，工藝組合靈活，可以單獨(dú)處理污水，也可為難生物降解的高濃度廢水提供可生化性預(yù)處理。

2.5 其它催化氧化法

除了以上所述的幾種方法之外，還有很多可以應(yīng)用的催化氧化試劑，其使用方法被應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)廢水處理中。比如我們采用鈷（Co）的金屬氧化物以及其二價(jià)、三價(jià)離子作為催化劑、利用活性炭的吸附性作為催化劑等等。我們對于不同類型的工業(yè)廢水需要分配不同類型的催化氧化劑，從而保障廢水處理的高效便捷。比如在含硫廢水的處理中，我們需要根據(jù)廢水內(nèi)各種物質(zhì)的含量有選擇地利用MnSO4作為催化劑或者是鐵錳礦的粉末作為催化劑，使相關(guān)反應(yīng)能有較高的反應(yīng)速率，提高氧化分解能力，縮短反應(yīng)時(shí)間，從而保障廢水處理的工作效率，及提高試劑的利用率。在對于相關(guān)試劑的選取過程中，需注意到不同試劑的壽命、活化性能以及反應(yīng)性能等不同方面的特性，從而保障廢水處理的高效以及對于成本的節(jié)約。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富和總結(jié)，為滿足各種處理方法在廢水處理應(yīng)用中的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、高效性、可操作性等諸多方面的要求，我們需要不斷的探索和研究，使催化氧化法能在廢水處理中不斷發(fā)展和完善。

3 結(jié)語

綜上所述，作者將自己在廢水處理工程中對相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在本文中進(jìn)行了分享。作者本著拋磚引玉的精神，希望能通過本文與環(huán)保行業(yè)廢水處理工作者進(jìn)行溝通交流。在工業(yè)逐漸向高層次、國際化發(fā)展的過程中，我們需要對于催化氧化法的技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新。同時(shí)我們目前正在向節(jié)能、環(huán)保的工業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所以，如何能夠?qū)⒋呋趸ǜ鼮榫G色地進(jìn)行是我們可能在很長一段時(shí)間內(nèi)需要關(guān)注的問題。對于這種高效的工業(yè)廢水處理法，我們需要充分掌握各項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，更好地利用其優(yōu)勢，為我們工業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展提供幫助，為環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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