催化氧化法是近20年來應用于廢水領(lǐng)域的新型有效的處理方法,是對傳統(tǒng)化學法的改進和加強。它利用催化劑的催化作用,加快氧化反應速度,提高氧化反應效率。其中,以過渡金屬負載活性炭為催化劑,過氧化氫、臭氧或空氣為氧化劑,在常溫、常壓下分解水相中有機物的方法。目前,負載活性炭催化氧化法已在國內(nèi)得到工業(yè)化應用。
一、負載活性炭催化氧化法處理有機廢水的原理
負載活性炭催化氧化法的實質(zhì)是借助外加條件引發(fā)形成氧化電勢較高的羥基游離基OH,借以攻擊有機物分子,使發(fā)生鏈狀分解反應,或借助隨機形成的熱力學化學電池反應,直接使有機物分解為CO2和水,因而能以較低的藥劑成本處理高濃度的有機廢水,并獲得較好的處理效果。
負載活性炭催化氧化法集催化、氧化、吸附和過濾于一體,為常溫常壓下處理工業(yè)有機廢水提供了新方法。然而,由于活性炭有發(fā)達的細孔結(jié)構(gòu)和特異的表面特性,不同的含氧官能團(如羧基、醌型羰酚羥基、羧酸酐以及內(nèi)脂等),對電子的接受能力和對不同物質(zhì)的吸附能力存在顯著差異,因而其催化作用也不盡相同。換句話說,金屬負載活性炭催化劑是有選擇性的,活性炭表面含氧官能團的類型,將很大地影響催化劑的催化活性。另外,由于多相催化氧化反應是一種界面上的反應,催化劑表面吸附有機物和氧,使相對濃縮并在催化劑作用下引發(fā)游離基反應;因此,廢水與催化劑、氧氣接觸的方式就顯得非常重要,亦既催化氧化反應需要在一個適宜的反應裝置中進行。
在前人研究結(jié)論及有關(guān)催化原理的基礎(chǔ)上,我們總結(jié)出如下觀點:常溫常壓催化氧化技術(shù)的核心是催化劑和反應器。負載活性炭催化劑的催化活性點是碳表面的含氧基團,活性組分起催化作用,而催化活性則決定于活性組分的分散度,活性炭表面富集的溶解氧是催化氧化反應的控制因素。根據(jù)以上觀點,我們系統(tǒng)研究了載體的類型、載體的前處理方式、活性組分的浸漬方式、活化條件、后處理方式及條件、活性組分的組成及配比等問題,并分別篩選了苯胺類、酚類、洗滌劑類、石油類及氯代吡啶類廢水適用催化劑(游離基反應型和電化學反應型)及其工藝參數(shù),還成功地將該技術(shù)用于采油廢水達標處理、氯代吡啶類生產(chǎn)廢水處理和M鹽生產(chǎn)廢水處理,獲得了較好的效果。
二、負載活性炭催化氧化法具有以下的優(yōu)點:
1、催化氧化反應在常溫常壓下進行,反應條件溫和,操作管理方便,設(shè)備投資低;
2、催化劑制備簡便,藥劑投加量小,活性炭流失小,運行費用較低;
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為主,不產(chǎn)生有機鹵代烴等二次污染物;
4、催化劑使用壽命長(10-13個月)、易活化再生、容易與水分離;
5、可連續(xù)操作,便于實現(xiàn)自動化控制。