催化氧化法处理香料废水分类详解

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催化氧化法是把化工领域的最新技术与相应的高效表面催化剂相结合的一种高效氧化技术,是处理高浓度有机化工废水的良好手段。催化氧化法有多种,其本质就是催化剂对氧化剂的分解产生催化作用,加快废水中有机污染物与氧化剂之间的化学反应,其中一些工艺因为处理成本高或操作要求较高,难以实际应用,以下探讨两种对香料废水处理实用性较强的均相催化氧化工艺。

双氧水(H2O2)催化氧化法是在催化剂作用下产生HO·,其具有极强的氧化能力,可无选择地氧化、分解许多有机物,反应速度快,温度和压力等条件缓和。在催化剂作用下双氧水(H202)能与香料废水发生一系列反应,最终产生具有高度化学活性的游离基HO·,可以氧化高浓度有机废水,使废水中的有机物被分解成水、二氧化碳或无机盐,从而使体系的COD降低。石芳等对合成香料生产中高浓度白水处理采用了双氧水(H2O2)催化氧化工艺,COD去除率达到95%,出水BOD150rng·L以下,取得了令人满意的效果。

二氧化氯(CIO2)催化氧化是在高效表面催化剂存在的条件下,利用强氧化剂一二氧化氯在常温常压下氧化高浓度有机化工废水,达到降解污染物的目的,且在降解COD的过程中,有机分子中的双键发色团断裂,如偶氮基、硝基、硫化羰基、碳亚氨基等,达到

彻底脱色的目的,同时有效提高BOD5/COD的值。徐锡彪、褚宏伟l9J9等进行了二氧化氯单独处理与催化氧化处理的比较试验,试验结果表明,后者COD去除率大大提高。徐锡彪等还利用该工艺对浙江省嘉兴市中华化工集团的香兰素生产废水进行了处理,COD去除率达到99.7%,色度去除率达到99.5%,SS去除率到达99.O%以上,挥发酚去除率达到99.7%。

随着催化氧化技术的发展,还出现了诸如电催化氧化、光催化氧化等新技术。目前催化氧化法已广泛用于印染、医药及其他化工废水的处理,但用于香料废水处理的研究还不多。其中电催化高级氧化技术(AEOP)是近年发展起来的一种新型高浓度有机废水处理工艺,其原理是通过有催化活性的电极反应直

接或间接产生羟基自由基,从而有效降解难生化污染物。电催化高级氧化工艺主要包括以下三种工艺:1.阳极催化氧化工艺;2.阴极还原工艺;3.阴阳两极协同催化降解工艺。目前阳极催化氧化工艺的发展趋势是处理效率较高的间接氧化工艺,研究重点是探索综合性能好(较高的析氧超电势和催化活性,较高的稳定性和抗腐蚀性)的阳极材料。

周明华、吴祖成采用了经氟树脂改性的J3一PO2为阳极,能耐强酸介质,处理含酚模拟废水,在电压为7.OV,pH值为2.0的条件下,降解模拟苯酚废水25min,COD可降至6omg·L以下,挥发酚可完全去除。研究者认为阴极还原工艺处理有机物的效果要高于阳极氧化工艺。目前,由于过氧化氢发生的效率受限制,该领域的研究仍处于实验室阶段。阴阳两极协同催化降解工艺在阳极氧化工艺和阴极还原工艺的基础上,同时利用阴阳两极的作用,使得处理效率较单电极催化大大增强。Brillas等以铁为阳极氧化产生亚铁离子,而以碳一聚四氟乙烯充氧阴极为阴极产生过氧化氢,在未分隔的电催化反应室中,两极产物共同作用,形成类Fenton反应。研究表明,提高温度和升高pH在3以上,苯胺降解效率能明显提高,周明华、吴祖成在阳极电催化氧化苯酚研究的基础上,研究了苯酚的阴阳两极协同作用和催化降解,并对三种工艺对苯酚的降解作用作了比较,得出了优化工艺。

AEOP工艺的特点是能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),能快速、彻底降解有机污染物直至完全矿化,无二次污染;工艺灵活,既可单独处理,又可以与其它处理工艺匹配;作为一种物理一化学处理过程,极易控制以满足不同处理需要。目前电催化高级氧化技术主要还处于研究阶段,在国内香料废水处理中还未出现,如能进一步加快高效电极的开发与研制,其处理含酚废水及芳香族化合物废水的应用前景十分广阔。开发和选择适宜的催化剂是催化氧化法得到更广泛的实际应用的关键环节香料废水种类复杂,催化剂具有选择性,因此针对不同种类的香料废水,针对不同的催化氧化工艺,催化剂的选择也不同。李启良等对催化氧化法中催化剂的选择进行了系统的研究和总结,认为如何选择适宜的催化体系(由催化剂、氧化剂和有机废水组成的系统)达到理想的降解效果、催化剂与氧化剂之间存在的匹配问题和探索其催化氧化的机理是需要解决的研究重点。

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