工业废水降解综述.ppt

L/O/G/O 工业废水降解方法 反应机理概述 2013-01-10 工业有机废水的处理方法 物理法 生物法 化学法 1.吸附法：（常用吸附剂：活性碳、吸附树脂等） 2.膜分离法 3.混凝法 1.好氧处理法 2.厌氧处理法 3.高效菌群技术 4.白腐真菌技术 1.湿式氧化WAO 2.CWAO 3.CWPO 4.AOPS 在实际应用于降解污水时，并不仅仅使用其中一种方法，而更多的是将物理、生物、化学方法相结合，已达到更佳的处理效果。 WAO(湿式空气氧化技术) 工艺原理: 将溶解或悬浮着的有机物质的废水在加压、加温条件下，不断 地通入空气，使空气中的氧溶解于水中（也有使用纯氧或富氧空气），在 150℃到水的临界温度374 ℃之间，使有机物进行氧化分解，氧化后废水中 有害有机物质变为无害物质或无机物，达到处理的目的。 机理普遍认为是自由基链式反应，如下： 降解酚醛树脂废水的CWAO系统研究 博士论文 WAO的特点 1.应用范围广； 特别是毒性大，常规方 法难降解的废水。 2.氧化速率快 3.二次污染少 4.可回收部分能力消耗 及有用物料 优点 WAO的特点 1.反应需高温高压； 所以设备要求高，投资成 本高 2.对某些化合物降解不理想， 甚至产生毒性更大的中间物 3.仅适于高浓度小流量废水 降解，对低浓度废水处理 不经济 缺点 CWAO(催化湿式空气氧化法) 在非催化WAO 的基础上引入催化剂, 使反应条件, 如温度、压力和反应时间等发生了根本性的变化, 并提高了净化效率。 早期多是研究均相催化剂，如：Cu、Zn、Fe、Ni等可溶性盐。 经研究表明：加入催化剂后，反应温度明显降低，反应速率加快。 特点：催化剂的流失，为避免二次污染需后续处理， 从而工艺流程复杂化，反而提高了废水处理的成本。 针对均相催化的特点，目前多相氧化成为湿式氧化技术研究的热点。 催化剂为：金属负载型催化剂，开始多研究贵金属，考虑到成本， 人们现在更关注廉价而活性较好的过渡金属。 特点：催化剂易分离，工艺流程简单化，降低了废水处理的成本。 这类以氧气作为氧化剂的体系，虽然研发了各种催化剂，也取得了一定的成果， 但是仍需要在高出室温很多的温度下和高压下反应。因此对反应设备和反应条件 要求仍然非常苛刻。所以寻求新型的反应体系仍是必须的。 均相氧化 多相氧化 AOPS(高级氧化技术) 以产生的羟基自由基(·OH)为氧化性物种的高级氧化(AOPs) 引起越来越多的关注 图：高级氧化技术的分类 AOPS(高级氧化技术) Fenton试剂法 金属配合物活化H2O2体系 碳酸氢盐和过氧化氢体系 电助Fenton法 Fenton/超声波 Fenton/O3 均相催化氧化法 多相催化氧化法 其他类型Fenton-like技术 高级氧化技术的分类 多相类Fenton试剂法 多相光催化氧化法 Fenton试剂法 下图：羟基自由基HO·的引发、消耗及反应链终止的过程 Fenton试剂是1893 年由化学家Fenton H J 发现的。这种 H2O2 +Fe2+ 的混合溶液具有很强氧化性，可以将如羧酸 、醇、酯类氧化为无机态。 Fenton特点 优点： 反应条件温和、 设备较简单、 适用范围广等。 缺点： 出水Fe离子浓度 高、H2O2的利用 率低、氧化能力 相对较弱有机物 矿化不充分等 金属配合物活化过氧化氢体系氧化法 Collins等发现Fe-TAML催化剂可应用于降解纸浆，纺织印染，和农药等 废水，同时在环境领域也已引起了高度关注。 A. Chanda, S. K. Khetan, D. Banerjee, A. Ghosh, T. J.Collins, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128: 12058-12059. 以H2O2为氧化剂，锰配合物 (MnII(Me2EBC)Cl2)在酸或碱性条件下均可以有效使 染料脱色。在中性条件下活性较低；在pH为1.5时对MB的TOC去除率达到59%。 Aihui Xu, Hui Xiong, Guochuan Yin, Journal of Physical Chemitry A 由配合物的UV- Vis光谱和使用叔丁醇作为HO?抑制剂的结果， 认为在酸性条件下催化产生的中间活性物种是LMnIV-OOH而不是HO?自由基或 MnV=O。 将配合物MnII(Me2EBC)Cl2配体中的两个甲基用乙基取代后得到的MnII(Et2EBC)Cl2 配合物在pH 1-13范围内均具有较高的脱色效果。 反应机理假设： 金属配合物活化过氧化氢体系存在的问题： 这些配合物催化剂如FeP