废水处理技术之湿式催化氧化法

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发布时间：

2022/09/26 09:26

【摘要】：

湿式催化氧化的主要原理和机理

1.湿式催化氧化的主要原理和机理

湿式催化氧化被认为是一种低成本的技术。废水中存在的有机污染物被适当的催化剂促进过氧化氢部分分解而产生的羟基自由基(HO·)降解。铁基材料是湿式催化氧化工艺中最常用的催化剂。

一般，催化剂分为负载和非负载。许多研究集中在开发新的湿式催化氧化催化剂，以提高催化剂的稳定性（避免铁浸出）及其在有机化合物去除方面的效率。湿式催化氧化中使用的一些材料是用Cu2+、Mn2+和Co2+合成的。

2.催化剂

在大多数关于工业废水湿式催化氧化的研究中，使用了负载催化剂。铁基催化剂主要以硅、柱状粘土和氧化铝为载体，铜基催化剂也以有机材料为载体。负载催化剂正在成为湿式催化氧化的潜力，这主要是由于处理后催化剂分离简单和不产生污泥。

湿式催化氧化处理工业废水的催化剂剂量从0.5~5g/L不等。

实际应用中，催化剂的稳定性和长期效率至关重要。在真实的废水基质和模型溶液中，催化剂的稳定性可能会有所不同。例如，Al-Fe粘土催化剂在工业废水中湿式催化氧化的稳定性高于4-氯酚水溶液。

3.温度

温度是湿式催化氧化期间需要考虑的一个重要因素。在通过应用湿式催化氧化提高工业废水生物降解性的回顾研究中，该工艺的使用温度从25到160◦C不等。

在少部分研究中，工业废水的湿式催化氧化仅在环境温度下进行，而在大多数研究中，温度高于50◦C。反应温度的升高可能会显著提高废水中有机污染物的分解和过氧化氢的消耗。

4. 废水中有机污染物初始浓度的影响

在水处理时，应牢记污染物浓度的波动，这可能会显著影响应用工艺的效率。研究表明，当根据初始有机负荷加入化学计量量的过氧化氢时，有机污染物的初始浓度对湿式催化氧化效率的影响不显著。

5.pH的影响

湿式催化氧化可以在较宽的pH范围内运行，但湿式催化氧化的效率在不同ph下有显著差异。废水的pH值不仅影响工艺性能，还影响催化剂材料催化湿催化氧化过程中所涉及的机理（均相或非均相芬顿）。

在湿式催化氧化过程中，均相芬顿反应并不总是可取的，因为从长远来看，它可能会减少催化剂的运行时间。在某些情况下，废水的天然pH值在这个范围内，而在大多数研究中，废水被酸化，以提高湿式催化氧化的效率。需要指出的是，在湿式催化氧化之前对工业废水进行pH调整（处理前减少，处理后增加），在工业规模上可以显著增加处理成本。

6.过氧化氢浓度的影响

在该过程中添加过氧化氢可以通过两种方式进行：(a)在过程开始时单次添加过氧化氢和(b)逐步添加过氧化氢。据报道，逐渐添加过氧化氢比在湿式催化氧化开始时添加所有过氧化氢更有效，导致工业废水中有机污染物的去除率更高，并且在处理的过程中几乎全部消耗过氧化氢。大量过氧化氢对消除毒性的有利。

7.毒性

采用费氏弧菌和磷光细菌的急性毒性生物测定法。在某些情况下，经过湿式催化氧化处理后的工业废水的出水的毒性明显高于原始废水，这可能是由于产生的副产品比母污染物的毒性更高。

然而，随着反应温度的升高，最终出物的毒性降低，表明有毒副产物的分解。在工业废水湿式催化氧化的前两个小时，湿式催化氧化期间的毒性增加，随后随着处理时间的增加，毒性降低。

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