微波誘導(dǎo)氧化技術(shù)在環(huán)境工程中，尤其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究是一個(gè)極具發(fā)展前途的新方法。微波誘導(dǎo)氧化降解有機(jī)污染物通常采用一些比表面積大、吸附性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好以及價(jià)格低廉的物質(zhì)作為誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的催化劑。利用微波體加熱的性能，均勻、快速、無(wú)滯后地把能量傳遞給廢水中的水分子以及其他的極性分子，在微波輻射作用下，催化劑表面的金屬點(diǎn)位能與微波發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使微波能轉(zhuǎn)化為熱能，從使某些表面點(diǎn)位被選擇很快加熱至很高溫度，在這些點(diǎn)位附近發(fā)生微波誘導(dǎo)氧化催化反應(yīng)，從而促進(jìn)有機(jī)污染物的降解[1]。這樣降低了催化濕式氧化（CWAO）反應(yīng)條件的苛刻程度，能夠使反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，也提高了設(shè)備的使用壽命。  

本試驗(yàn)嘗試以H2O2作為氧化劑，3價(jià)鐵鹽-CeO2作為催化助化劑，活性炭作為吸附劑，以微波輻射能為輔助對(duì)高含量有機(jī)廢水進(jìn)行降解[2-3]。其中H2O2與3價(jià)鐵鹽構(gòu)成了CWAO，其在高溫高壓下進(jìn)行，時(shí)常伴有對(duì)容器高腐蝕的環(huán)境，對(duì)反應(yīng)的條件及設(shè)備要求較高。  

氧化劑H2O2在微波的誘導(dǎo)下能夠更快速、有效地分解出具有極高氧化電位（2.8V）的羥基自由基（·OH）。3價(jià)鐵鹽的催化作用表現(xiàn)在它容易吸收微波能，在吸收微波能以后，其表面某些點(diǎn)的溫度升至300～500℃，點(diǎn)位附近Fe元素3d軌道上激發(fā)出的電子成自由狀態(tài)，與H2O2作用產(chǎn)生羥基自由基（·OH）再與廢水作用促使其降解。  

稀土物質(zhì)對(duì)微波能具有很強(qiáng)的吸收作用，金屬元素4f軌道易激發(fā)出電子，催化作用則表現(xiàn)更強(qiáng)[4]。選擇稀土氧化物CeO2作為3價(jià)鐵鹽的助催化劑，復(fù)合體系的催化能力得到增強(qiáng)，降解效果則更加明顯�；钚蕴孔鳛槲絼⿲�(duì)微波還有很強(qiáng)的吸收能力，能誘導(dǎo)和強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)，而且活性炭在微波誘導(dǎo)作用下，其本身的吸附性能也大為改善，達(dá)到提高污染物去除效果的目的[5]。而3價(jià)鐵鹽存在，使活性炭改性，微波照射能使溶液中的對(duì)硫磷迅速降解[6]。  

1試驗(yàn)部分  

微波爐為EG720FA4-NR型家用微波爐改造，功率700W，功率按100%、80%、60%、40%、20%可調(diào)。  

試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。  

催化劑3價(jià)鐵鹽Fe2(SO4)3、Fe2O3，氧化劑H2O2，助催化劑CeO2。  

廢水為大連某公司香料生產(chǎn)廢水，主要含有鹽、醇、酯類(lèi)等。廢水來(lái)源包括呋喃酮系列香料生產(chǎn)廢水、丁位內(nèi)酯系列香料生產(chǎn)廢水、煙用系列香料生產(chǎn)廢水等，以及地面清洗廢水、生活污水、鍋爐水處理設(shè)備樹(shù)脂再生水、循環(huán)冷卻水，廢水呈醬油色，種類(lèi)多、含量高、處理難、水質(zhì)變化大，試驗(yàn)取水COD為120g/L。  

2結(jié)果與討論  

2.1試驗(yàn)一  

取廢水400mL，裝入500mL三口玻璃燒瓶；取Fe2(SO4)30.3g、活性炭3g、H2O210mL、CeO20.03g，搖晃均勻，把三口燒瓶按放入微波爐。微波功率700W，加熱3min，溫度90℃，凈化瓶中冒出氣泡，靜置，取出燒瓶觀察，色度無(wú)變化。  

按計(jì)量稱(chēng)取上述藥品與廢水放入燒瓶，微波功率700W，加熱1min，冷卻，反復(fù)進(jìn)行3次，累計(jì)加熱3min，凈化瓶中無(wú)氣泡冒出，溫度70℃，靜置，取出燒瓶觀察，色度無(wú)變化。  

再取廢水400mL裝入500mL三口玻璃燒瓶，取Fe2O30.3g、活性炭3g、H2O210mL、CeO20.03g，按上述程序進(jìn)行試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。微波功率700W，連續(xù)3min加熱，溫度達(dá)到90℃，靜置，廢水色度明顯降低，醬油色的廢水變?yōu)橥该鞯牡S色，燒瓶底部有紅褐色沉淀，COD去除率為90%；間歇加熱3min加熱，溫度70℃，靜置，醬油色的廢水變?yōu)橥该鞯狞S色，燒瓶底部有紅褐色沉淀，COD去除率為90%。  

分析以上試驗(yàn)可知：  

(1)Fe2O3對(duì)廢水降解的貢獻(xiàn)要遠(yuǎn)大于Fe2(SO4)3。但尚不清楚是鐵鹽本身吸收微波產(chǎn)生熱點(diǎn)降解有機(jī)物能力占主導(dǎo)，還是2種物質(zhì)對(duì)H2O2催化能力占主導(dǎo)，需進(jìn)一步探究。  

(2)連續(xù)加熱與間歇加熱，對(duì)上述藥品組合處理廢水能力的影響沒(méi)有明顯區(qū)別。  

2.2試驗(yàn)二  

取100mL廢水加入5mLH2O2，微波環(huán)境加熱3min，微波功率700W，廢水色度無(wú)明顯變化；取此種廢水若干份（每份100mL），繼續(xù)分別加入H2O210、15、20、25、30mL，考察對(duì)COD去除率，結(jié)果見(jiàn)圖2。  

取100mL廢水加入0.1g的Fe2O3-CeO2使溶液飽和，微波環(huán)境加熱3min，微波功率700W，廢水色度無(wú)變化；取100mL廢水加入2g活性炭，微波環(huán)境加熱3min，微波功率700W，廢水色度無(wú)變化。  

分析以上試驗(yàn)可知：H2O2在微波環(huán)境下自身能夠分解出·OH對(duì)廢水進(jìn)行氧化，但氧化效率偏低，而單獨(dú)的Fe2O3-CeO2與活性炭在微波環(huán)境下不能快速使廢水中有機(jī)物降解。這說(shuō)明Fe2O3-CeO2對(duì)于H2O2的確有較高的催化能力。具體參見(jiàn)http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。  

進(jìn)一步試驗(yàn)得到，吸附劑活性炭3g，0.33g催化劑Fe2O3-CeO2（質(zhì)量比10:1），400mL廢水，H2O215mLmL時(shí)于微波功率700W下加熱3min，COD去除率可達(dá)到98%以上[7]。  

3結(jié)論  

微波環(huán)境下，F(xiàn)e2O3與CeO2組成的催化劑，以及以活性炭作為表面吸附劑，以H2O2為氧化劑，能夠誘使廢水中高含量的有機(jī)物降解，反應(yīng)過(guò)程迅速，色度與COD去除效果顯著。  

試驗(yàn)的缺點(diǎn)在于：(1)廢水處理時(shí)的溫度較高，微波功率700W下加熱3min、400mL的廢水達(dá)到90℃以上；(2)試驗(yàn)中的藥品價(jià)格較高，尤其是消耗品氧化劑H2O2的用量不能降低，大大的提高了成本。  

綜上所述，本試驗(yàn)中對(duì)于電能的消耗及藥品尤其是H2O2的消耗，提高了此法工業(yè)化的門(mén)檻。藥品中活性炭及Fe2O3-CeO2，在一定程度上可重復(fù)使用，但其占試驗(yàn)成本的比率并不高。而H2O2的用量使其占據(jù)了藥品中的大部分成本，而且溫度條件是否對(duì)于試驗(yàn)有決定性的限制沒(méi)有得到證實(shí)。所以尋找H2O2的低成本替代品，以及在較低溫度下促使反應(yīng)成功，是此法能否推廣以及工業(yè)化的重要前提。

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