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山東森洋環(huán)境技術(shù)有限公司

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臭氧催化氧化的技術(shù)工作原理

2023-12-25  閱讀(1092)

  隨著醫(yī)藥、化工、染料等行業(yè)的發(fā)展,人工合成有機物種類與數(shù)量與日俱增,高濃度難降解廢水越來越多,成分越來越復(fù)雜,廢水中所含的污染物主要是難降解的有機物(芳烴類等),BOD/COD很低,有時在0.1以下,難以生物降解,另外污染物毒性大,許多物質(zhì)如苯胺、硝基苯、多環(huán)芳烴等都被列入環(huán)境污染黑名單。因此高濃度難降解有機廢水的處理,是廢水處理的難點和熱點,通常難以用常規(guī)工藝處理,需要用到臭氧高級氧化處理工藝。
 
  臭氧在催化劑的作用下產(chǎn)生羥基自由基(·OH,hydroxyl free radical)的氧化過程,屬于高級氧化過程(advancedoxidation process,AOP),又稱高級氧化技術(shù)(advancedoxidation technol- ogy)。高級氧化技術(shù)是近 20年來環(huán)境領(lǐng)域新發(fā)展的一組技術(shù),臭氧催化氧化以羥基自由基為核心的強氧化劑,快速、無選擇性氧化環(huán)境中的各種有機與無機污染物。
 
  臭氧,化學(xué)式為O3,又稱三原子氧、超氧,因其類似魚腥味的臭味而得名,在常溫下可以自行還原為氧氣。由于臭氧是由氧分子攜帶一個氧原子構(gòu)成,決定了它只是一種暫存狀態(tài),攜帶的氧原子除氧化用掉外,剩余的又組合為氧氣進入穩(wěn)定狀態(tài),所以臭氧沒有二次污染。
 
  臭氧直接氧化有兩種方式,一種是由O3分子或單個O原子直接參與反應(yīng)引起;另一種是由O3分解產(chǎn)生的·OH自由基作為強氧化劑參與完成的。O3是一種強氧化劑,其氧化還原電位為2.07eV,能有效去除色、濁、嗅味,去除廢水中酚、氰、硫化物、農(nóng)藥、石油類等污染物。
 
  水處理過程中以羥基自由基作為主要氧化劑的氧化過程稱為AOPs過程即稱為高級氧化技術(shù)。·OH的E°為2.8eV,僅次于F(3.05eV),是自然界中存在的強氧化劑,幾乎無選擇性地和廢水中所有的污染物發(fā)生反應(yīng),將常規(guī)氧化劑、臭氧和氯不能氧化分解的有機物,氧化為CO2和H2O。
 
  O3在催化劑作用下產(chǎn)生了·OH,使污染物的降解變得快速而充分,同時該技術(shù)不產(chǎn)生二次污染;單一的O3直接氧化反應(yīng)具有選擇性,無法降解廢水中所有的有機污染物,降解不完整,出水效果不穩(wěn)定。
 
  臭氧催化高級氧化技術(shù)特色主要體現(xiàn)在兩方面:
 
  一是臭氧曝氣系統(tǒng);
 
  二是臭氧催化劑:臭氧在催化劑表面的化學(xué)吸附導(dǎo)致生成活性物質(zhì),該活性物質(zhì)可以與非化學(xué)吸附的有機物分子發(fā)生反應(yīng);有機物在催化劑表面的化學(xué)吸附及其與氣相或液相臭氧的進一步反應(yīng);有機物和臭氧均化學(xué)吸附在催化劑表面上,然后進行化學(xué)吸附位間的相互反應(yīng)。
 
  臭氧催化氧化工藝簡介
 
  在非均相催化臭氧氧化體系中,一般有三種可能的反應(yīng)機理:
 
  1、臭氧化學(xué)吸附在催化劑表面,生成活性物質(zhì)后與溶液中的有機物反應(yīng)。
 
  2、有機物分子通過化學(xué)鍵的作用吸附在催化劑表面,進一步與氣相或液相中的臭氧反應(yīng)。
 
  3、臭氧和有機物分子同時被吸附在催化劑表面(絡(luò)合物作用),隨后二者發(fā)生反應(yīng)。
 
  臭氧催化劑特點
 
  1、本催化劑機械強度大、使用壽命長。多孔材料為催化劑提供了巨大的比表面積,使得催化反應(yīng)在單位時間內(nèi)有更高的效率。
 
  2、本催化劑的活性組分以具有活性的過渡金屬/氧化物為主,與載體物料性質(zhì)相近,附著強度高;通過高溫?zé)Y(jié)成型解決催化劑流失率的問題,防止二次污染。
 
  3、采用本催化劑進行臭氧催化氧化反應(yīng),可顯著提高臭氧與污染物的反應(yīng)速率,有效降低處理成本。配合我司的臭氧氧化塔設(shè)備,可以減少臭氧投加量30%以上,臭氧利用率可達98%
 
  以上。以化工廢水預(yù)處理、印染廢水深度處理為例,可比采用常規(guī)方法需投加臭氧量減少 30%,噸水運行費用亦可降低30%。
 


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