高效催化氧化反應(yīng)裝置
一． 概述
隨著醫(yī)藥、化工、染料等行業(yè)的發(fā)展，高濃度難降解廢水越來越多，與此同時隨著生活水平的提高，環(huán)保意識增強(qiáng)，人們對難降解的有機(jī)物在環(huán)境中的遷移、變化越來越關(guān)注，然而高濃度難降解的有機(jī)物的處理是廢水處理的一個難點(diǎn)，難以用常規(guī)工藝（如混凝、生化法）處理，這是因為一是此類廢水濃度高，CODCR一般為數(shù)萬mg/L，高的甚至多達(dá)十多萬mg/L以上；二是其中所含的污染物主要是芳烴化合物，BOD/COD很低，一般在0.2以下，難以生物降解；三是污染物毒性大許多物質(zhì)被列入環(huán)境污染新名單，如苯胺、硝基笨等；四是無機(jī)鹽含量高，達(dá)數(shù)萬甚至十多萬以上。因此開發(fā)高難度難降解有機(jī)廢水的有效處理技術(shù)迫在眉睫。利用化學(xué)氧化的方法處理高濃度難降解有機(jī)廢水是目前最有效的方法之一。
二、原理
高效催化氧化的原理就是在催化劑的存在的條件下，利用氧化劑在常溫常壓下催化氧化廢水中的污染物，或直接氧化有機(jī)污染物，將大分子有機(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)污染物，提高廢水的可生化性，較好的去除有機(jī)污染物。在降解COD的過程中打斷有機(jī)物分子中的雙色發(fā)色團(tuán)，如偶氮基、硝基、硫化羥基、碳亞胺基等，達(dá)到脫色目的，同時有效的提高BOD/COD的值，使之易于生化降解。這樣，催化氧化反應(yīng)在高濃度、高毒性、高含鹽量廢水中充當(dāng)常規(guī)物化預(yù)處理和生化處理之間的橋梁。三、設(shè)備概述當(dāng)前催化氧化工藝已在高濃度廢水領(lǐng)域中廣泛使用，但由于傳統(tǒng)催化氧化工藝（如：高溫高壓催化氧化、臨界點(diǎn)催化氧化等）處理費(fèi)用過高，操作工藝復(fù)雜，而且高濃度有機(jī)廢水中有機(jī)物種類多種多樣，催化劑種類繁多，因此針對不同類型的有機(jī)廢水選擇合理的催化氧化工藝是成功處理廢水的關(guān)鍵所在。我公司技術(shù)人員經(jīng)過多年的研究、實(shí)踐，針對各種醫(yī)藥工業(yè)廢水、染料化工廢水、精細(xì)化工廢水等高難度廢水中不同的有機(jī)物成分不同，開發(fā)了多種催化氧化工藝，對此類精細(xì)化工廢水廢水進(jìn)行分別對待處理并取得了良好的效果。當(dāng)前我公司主要使用以下催化氧化工藝
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3、1催化氧化-I型
催化氧化-I型屬于非均相催化氧化工藝系列中的多相催化氧化工藝，我們針對均相催化氧化中催化劑流失，所造成的經(jīng)濟(jì)損失以及對環(huán)境的二次污染。我們選用非均相催化劑，即固化催化劑。我們選用活性碳作為主催化活性組分和輔助組分的載體來生產(chǎn)多相催化材料同時還應(yīng)用催化材料隧道反應(yīng)體系來解決催化材料的失效（理論壽命20年）。主催化活性組分主要是適量的Pt等稀貴金屬，輔助組分則是過渡金屬的氧化物和鹽類。在此基礎(chǔ)上的多相催化材料可避免普通單一組分催化材料在使用中催化反應(yīng)選擇范圍狹窄的弱點(diǎn)；谒瘜W(xué)的理論，當(dāng)多相催化材料配合還原性較強(qiáng)的三價鐵使用時可以產(chǎn)生一個OH羥基自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而OH羥基自由基可進(jìn)行有機(jī)物的無選擇氧化，最終將有機(jī)污染物礦化成二氧化碳和水。此工藝的核心是多相催化材料的制備，而其外圍是設(shè)計合理的反應(yīng)器，針對不同廢水性質(zhì)需要使用不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器。催化氧化反應(yīng)器中的氧化劑選用廉價的空氣作為主要的氧化劑，反應(yīng)過程中再本公司特制的復(fù)合氧化劑可以加快OH羥基自由基的生成，和對有機(jī)物的氧化。此工藝對大部分有機(jī)污染物的降解有效，效果非常好的有印染廢水和制藥廢水以及相關(guān)的顏料，染料和化學(xué)中間體。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，在設(shè)計中此工藝可以作為有效的預(yù)處理方法，經(jīng)過該工藝后廢水的性狀會發(fā)生很大的變化，最明顯的是B/C提高，廢水的可生化性加強(qiáng)。
3、2催化氧化-II型
微催化氧化-I型屬于電解催化流化床工藝，原理是使用兩種能相互構(gòu)成極相相反的兩種基質(zhì)，在固態(tài)或液態(tài)的相應(yīng)催化劑的作用下，有效的破壞發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)或形成有效的中間體，現(xiàn)有研究表明在析氧電位區(qū)金屬氧化物電極表面可以形成2種含有活性氧的金屬氧化物。一種是吸附氫氧自由基的金屬氧化物，另一種是高價態(tài)的金屬氧化物。當(dāng)溶液中存在有機(jī)物時，設(shè)備會通過電解產(chǎn)生強(qiáng)氧化性物質(zhì)（OH·或OH·2等）破壞有機(jī)污染物，如在設(shè)備中加入Ti、Pt等物質(zhì)效果將進(jìn)一步提高。最終通過系列反應(yīng)，將環(huán)狀有機(jī)物鏈化，長鏈分子短化最終達(dá)到礦化。有效的降低COD值，并且是理想的脫色裝置。特別適用于染料、顏料等含有高色度的高濃度廢水的前處理。
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