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高级氧化技术
Advanced Oxidation Technologies; 高级氧化技术;高级氧化技术;常见氧化剂的标准电极电位;1.1 湿式空气氧化法;水和氧在不同温度下的物理性质;湿式氧化法的氧化反应;湿式氧化法的氧化反应; 1.2 湿式空气氧化系统;湿式空气氧化系统及应用;WAO系统工艺流程;不同处理方法时处理费用和COD浓度的关系;10000;1.3 湿式空气氧化法的主要影响因素;
(3)反应时间
有机物的浓度是反应时间的函数。
提高反应温度或投加催化剂均可使反应速率显著提高,缩短反应时间
(4)废水性质
废水性质的影响主要表现在其中污染物的成分不同,而不同污染物氧化的难易程度也不同。有机物氧化与其电荷特性和空间结构有关。
氰化物、脂肪族和卤代脂肪族化合物、芳烃、芳香族和含非卤代基团的卤代芳香族化合物等容易氧化;不含非卤代基团的卤代芳香族化合物(如氯苯和多氯联苯)难氧化。
氧在有机物中所占比例越少,其氧化性越大;碳在有机物中所占比例越大,有机物越易被氧化。;2 超临界水氧化法;超临界水及其特性;超临界水及其特性;(2)超临界水氧化反应的原理
在超临界水氧化过程中,超临界水对有机物和氧气都是极好的溶剂。因此,有机物可以在富氧的均一相中被氧化,反应不会因相间转移而受到限制。
同时,高的反应温度(400~600℃)也使反应速度加快,可以在几秒钟内将有机物破坏分解。有机废物在超临界水中进行的氧化反应概略地可以用以下化学方程表示:
有机化合物+O2→CO2 + H2O
有机化合物中的杂原子 酸、盐、氧化物
酸 + NaOH→无机盐;超临界水氧化反应的原理;2.2 超临界水氧化处理的工艺;离开旋风分离器的物料一部分循环进入反应器,另一部分作为高温高压流体先通过蒸汽发生器,产生高压蒸汽,再通过高压气液分离器,随N2和大部分CO2离开分离器,进入透平机,为空气压缩机提供动力。
液体物料(主要是水和溶在水中的CO2)经排出阀减压,进入低压气液分离器,分出的气体(主要是CO2)进行排放,液体则为处理后水,而作补充水进入水槽。
反应转化率R(R=已转化的有机物/进料中的有机物)取决于反应温度和反应时间。延长转化时间可以降低反应温度,但将增加反应器体积,增加设备投资。;超临界水氧化处理污水工艺;连续流动超临界水氧化反应装置;(3)超临界水氧化技术的优缺点
超临界水氧化技术与其它处理技术相比,具有其明显的优越性,主要表现在:
①效率高,处理彻底。有机物在适当的温度、压力和一定的保留时间下,能完全被氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物,有毒物质的去除率达99.99%以上;
②由于超临界水氧化技术是在高温高压下进行的均相反应,反应速率快,停留时间短(可小于l min)。所以,反应器结构简单,体积小;
;超临界水氧化技术的优点;超临界水氧化技术的缺点;超临界水氧化技术在处理各种废水和剩余活性污泥方面已经取得了较大的成功,为了加快反应速率、减少反应时间、降低反应温度、优化反应体系,使超临界水氧化能充分发挥出自身的优势,人们将催化剂引入超临界水氧化系统。
主要采用过渡金属氧化物和贵金属作为催化活性成分。采用催化超临界水氧化技术处理废水可明显提高反应速率和有机物去除率。;3 光化学氧化法;
早期使用的UV灯是低压汞蒸气灯,这种灯发射的波长为254nm,一般用于消毒系统。现在使用的高强度UV灯拥有较高的输出能量和电功率,温度敏感性低且能产生较宽的光谱带,所以能氧化更多的化合物。
但由于反应条件所限,光化学氧化降解往往不够彻底,易产生多种芳香族有机中间体,成为光化学氧化需要克服的问题,而通过和光催化氧化剂的结合,可产生氧化性更强的HO·,使紫外光、氧化剂和HO·共同氧化有机物,从而大大提高光化学氧化的效率。;3.1 UV/H2O2氧化; UV/H2O2氧化过程及机理
反应中分子吸收光能被激发到高能态,然后和电子激发态分子进行化学反应,光化学反应的活化能来源于光子的能量。
一般认为UV/H2O2的的反应机理是1个分子UV/H2O2的首先在紫外光的照射下产生2个分子的HO·,然后HO·与有机物发生反应使其分解。反应式如下:
;UV/H2O2氧化过程及机理;UV/H2O2氧化过程及机理;
UV/O3氧化过程及机理
UV/O3是将臭氧与紫外光辐射相结合的一种高级氧化过程。
这一方法不是利用臭氧直接与有机物反应,而是利用臭氧在紫外光的照射下分解所产生的活泼的次生氧化剂来氧化有机物。
Okabe提出,液相臭氧受紫外光辐射时,首先产生游离氧,游离氧再与水反应产生HO·自由基。
Taube和Glaze认为,UV/O3系统首先生成H2O2,H2O2光化学诱导产生HO·自由基。;UV/O3氧化过程及机理;UV/O3氧化过程的
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