濕式催化氧化技術的研究進展
摘要:濕式催化氧化法是在濕式氧化法基礎上發(fā)展起來的一種能在較溫和的條件下,處理高濃度、有毒、有害、生物難降解污染物的有效的高級氧化方法.本文概述了濕式催化氧化法的基本概念、反應機理與動力學、分類以及在廢水治理中的應用.
關鍵詞:濕式催化氧化;濕化氧化;催化劑;廢水治理
中圖分類號:X 132 文獻標識碼:A 文章編號:1000—1565(2004)03—0326—06
有機化工廢水具有濃度高、毒性大、生物難以降解等特點,使得傳統(tǒng)的生化處理工藝受到嚴峻的挑戰(zhàn),因此人們開始研究其他(預)處理方法,以提高廢水的可生化性(或直接處理達標).
濕式(空氣)氧化技術(Wet Air Oxidation簡稱wAO)是20世紀50年代發(fā)展起來的一種處理高濃度、有毒、有害、生物難降解廢水的有效手段.它通常需要在高溫(150~350℃)和高壓(0.5~20 MPa)條件下,以空氣或者純氧為氧化劑,將污染物氧化降解[1].廢水經該法處理后,可生化性大大提高,甚至可將有機物直接礦化成二氧化碳和水等無機物.該法對高濃度廢水的處理可以回收能量,比較經濟;濕式氧化法作為一種破壞污染物的方法,也有其致命的弊端,使得其在實際應用中受到限制[2-3]:1)通常在高溫高壓的條件下,對設備材質要求高,且無法實現(xiàn)資源化,是一種消極的治污方法,這樣投資運行的費用很高;2)對多氯聯(lián)苯、小分子羧酸以及含氮化合物的去除效果不好.
20世紀70年代,出現(xiàn)的濕式催化氧化法(wet Catalytic~r oxidation簡稱wCAo)是對傳統(tǒng)的濕式氧化法的改進.通過加入催化劑,降低了反應的活化能,從而使得反應能在更加溫和的條件下和更短的時間內完成.濕式催化氧化法在日本和歐美等國家已有工業(yè)化的應用,相關的研究報道也很多,而在國內這方面的研究近年來才得到人們的重視.目前,對這種技術的研究仍主要集中在催化劑的開發(fā),以及催化氧化機理的探討和動力學模型的建立.
1 濕式催化氧化法及其反應機理與反應動力學
濕式催化氧化法是在傳統(tǒng)的濕式氧化體系中加入催化劑,這樣就降低了苛刻的反應條件,提高了氧化劑的氧化能力,縮短了反應時間,從而降低了投資運行成本.通常按照催化劑的存在形態(tài)的不同,可分為均相濕式催化氧化法和非均相濕式催化氧化法.
隨著對濕式催化氧化法研究的不斷深入,人們開始注意到對氧化劑的改進.發(fā)現(xiàn)Fenton試劑具有反應快,反應條件溫和等優(yōu)點,但氧化劑的利用率很低,處理成本高.然而結合濕式氧化法的優(yōu)勢,形成了一種低溫低壓濕式催化氧化法,又稱為濕式過氧化氫氧化法.也就是用強氧化劑雙氧水代替了空氣或氧氣,這樣所需的壓力為0.1~0.6 MPa,溫度小于180℃[4_6]。
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