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光催化氧化法是近幾十年發展起來的一種深度氧化技術。它是將特定光源與催化劑聯合作用對有機廢水進行降解處理的過程。近年來已廣泛應用于各類難降解有機廢水的實驗研究,其機理是當光敏化半導體(催化劑)吸收的光能高于其禁帶寬度的能量時會激發產生自由電子和空穴,空穴與水、電子與溶解氧反應,分別產生HO·和O2-,由于HO·和O2-都具有強氧化性,因而促進了有機物的降解。
常溫常壓催化氧化工藝
1、催化氧化
催化氧化是一種新型的催化氧化技術,其原理就是在污水與催化劑表面接觸的情況下,利用強氧化劑—二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機污染物,將大分子有機污染物氧化成小分子有機污染物,直至氧化成CO2,降低了污水的COD值,較好地去除了有機污染物。在降解COD 的過程中,將有機物的雙鍵打斷,苯環類開環,發色基團隨之脫離。如偶氮基 和磺酸基團等,從而達到脫色的目的。同時也有效地提高了BOD/COD值,使之易于生物降解。這用二氧化氯作氧化劑的催化氧化反應,打開了一些高濃度、高毒性、高色度、高含鹽量廢水在常規予處理后與生化處理之間的瓶頸,有些廢水可直接催化氧化后達到排放標準。
2、催化氧化工藝的優點
常溫常壓以CLO2為氧化劑的催化氧化工藝具有下列特點:
催化氧化反應是在常溫常壓下進行,反應條件溫和,設備易加工,投資低廉,操作也較穩定。
采用CLO2作氧化劑,氧化能力強,是氯的2.6倍,對有機物的降觧以生成含氧基團的小分子為主,不產生鹵代烴等二次污染物,氧化后污水無返色現象。
采用化學法現埸制備二氧化氯,制備簡便,殘液作堿性污水調節PH用,對投資和運行費用相對較低。
催化劑制備方法,流失率低,使用壽命較長,無重金屬污染。催化氧化反應器效率高,工藝流程短小,占地面積少,對污水適應性強,既可以降解有機物,又可以處理含硫化物、鐵、錳等無機物。
3、氧化劑的性質(二氧化氯)
二氧化氯氧化劑是一種黃綠色氣體,具有氯相似的刺激氣味,沸點為11℃,二氧化氯易溶于水,溶解度為氯的5倍,溶于水后隨濃度的提高顏色由黃綠色變為橙紅色。與氯不同,二氧化氯在水中以粹的溶解氣體存在,不易發生水解反應。二氧化氯在空氣中或水中,遇較高溫度和光照下都會發生分解,放出氧。二氧化氯具有較強的氧化能力,其氧化還原電位E0=-1.50V,在氧化過程中,正四價[CL]變成負一價[CL],有5個電子的轉移,它的理論氧化能力是氯的2.63倍。二氧化氯分子有19個階電子,有一個未成對的電子,本身就象一個游離基,可以激活有機物分子中的活潑氫,生成進一步氧化反應的自由基,從而進一步反應將芳烴上的官能團取代下耒,生成不穩定的中間體,易于發生開環裂解,直至完全分解為無機物。例如苯環類的有機物,降解趨勢為:芳烴化合物→苯環烴基化→開環生成羧酸→二氧化碳。基于這一氧化機理,以二氧化氯作氧化劑的催化氧化反應中,對含有苯環化合物的廢水有相當好的降解作用,COD去除率相當高,BOD/COD增大,可生化性提高的原因之所在。