1.濕式氧化
(1)濕式氧化基本原理
濕式氧化法——是在高溫(200~300℃) 、高壓(3~15MPa)下,強(qiáng)化空氣氧化過(guò)程,處理含大量有機(jī)物的污泥和高濃度有機(jī)廢水的一種方法。
與常規(guī)方法相比,具有適用范圍廣、處理效率高、極少有二次污染、氧化速率快、可回收能量及有用物料等特點(diǎn),因而受到了世界各國(guó)科研人員的廣泛重視,是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的水處理方法。
(2)濕式空氣氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
對(duì)濕式氧化反應(yīng)機(jī)理的分析表明,羥基自由基攻擊有機(jī)物將產(chǎn)生低級(jí)羧酸,C—C鍵斷裂會(huì)產(chǎn)生低分子有機(jī)物。
(3)濕式氧化的主要影響因素
①溫度(操作溫度通??刂圃?span style="font-weight: bold;">150~280℃)②壓力(壓力在反應(yīng)中的作用主要是保證呈液相反應(yīng))③反應(yīng)時(shí)間④廢水性質(zhì)(有機(jī)物氧化與其電荷特性和空間結(jié)構(gòu)有關(guān))
(4)濕式氧化工藝
(5)濕式氧化法的應(yīng)用
①用于高濃度難降解有機(jī)廢水生化處理的預(yù)處理,提高可生化性;
②用于處理有毒有害的農(nóng)藥廢水,含酚廢水,染料廢水等工業(yè)廢水,也可以用于處理污泥。
2.Fenton試劑及類(lèi)Fenton試劑氧化法
Fe2+/H2O2體系能氧化多種有機(jī)物,所以將亞鐵鹽和過(guò)氧化氫的組合稱(chēng)為Fenton試劑,它能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無(wú)法去除的難降解有機(jī)物,其實(shí)質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的羥基自由基(·OH),·OH可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解。隨著研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸鹽(C2O2-4)等引入Fenton試劑中,使其氧化能力大大增強(qiáng)。從廣義上說(shuō),F(xiàn)enton法是利用催化劑、或光輻射、或電化學(xué)作用,通過(guò)H2O2產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理有機(jī)物的技術(shù)。從發(fā)展歷程來(lái)看,F(xiàn)enton法基本上是沿著光化學(xué)和電化學(xué)兩條路線向前發(fā)展的。
Fenton法在處理難降解有機(jī)廢水時(shí),具有一般化學(xué)氧化法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),至今已成功運(yùn)用于多種工業(yè)廢水的處理。但H2O2價(jià)格昂貴,單獨(dú)使用往往成本太高,因而在實(shí)際應(yīng)用中,通常是與其他處理方法聯(lián)用,將其用于廢水的預(yù)處理或最終深度處理。用少量Fenton試劑對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理,使廢水中的難降解有機(jī)物發(fā)生部分氧化,改變它們的可生化性、溶解性和混凝性能,利于后續(xù)處理。另外,一些工業(yè)廢水經(jīng)物化、生化處理后,水中仍殘留少量的生物難降解有機(jī)物,當(dāng)水質(zhì)不能滿足排放要求時(shí),可采用Fenton法對(duì)其進(jìn)行深度處理。
3.超臨界水氧化技術(shù)
(1)超臨界水氧化技術(shù)基本原理
①超臨界流體
超臨界流體是存在于氣、液這兩種流體狀態(tài)以外的第三流體。
超臨界流體具有許多特性:
A、超臨界流體分子的擴(kuò)散系數(shù)比一般的液體高10~100倍,有利于傳質(zhì)和熱交換。
B、可壓縮性,溫度或壓力較小的變化可引起超臨界流體的密度發(fā)生較大的變化。
②超臨界水及其特征
如果將水的溫度和壓力升高到臨界點(diǎn)(Tc=374.3℃,pc=22.05MPa)以上,水就會(huì)處于一種既不同于氣態(tài)也不同于液態(tài)和固態(tài)的新的流體態(tài)——超臨界態(tài),該狀態(tài)的水即稱(chēng)之為超臨界水。
A、超臨界水像一個(gè)中等強(qiáng)度的極性有機(jī)溶劑;
B、超臨界水能與非極性物質(zhì)(如烴類(lèi))和其他有機(jī)物完全互溶,而無(wú)機(jī)物(特別是鹽類(lèi))在超臨界水中的離解常數(shù)和溶解度卻很低;
C、超臨界水可以與空氣、氮?dú)?、氧氣和二氧化?/span>等氣體完全互溶。這是超臨界水作為氧化反應(yīng)介質(zhì)的一個(gè)重要條件。
③超臨界水化學(xué)反應(yīng)
超臨界水化學(xué)反應(yīng)的主要類(lèi)型及應(yīng)用對(duì)象
反應(yīng)類(lèi)型: 應(yīng)用舉例:
氧化反應(yīng) 處理有毒物質(zhì)
脫水反應(yīng) 乙醇脫水制乙烯
水熱合成 合成無(wú)機(jī)材料
水解和裂解 煤和木材液化
加氫、烷基化 烷加工
④超臨界水氧化原理及反應(yīng)機(jī)理
超臨界水氧化的主要原理是利用超臨界水作為介質(zhì)來(lái)氧化分解有機(jī)物。在超臨界水氧化過(guò)程中,由于超臨界水對(duì)有機(jī)物和氧氣都是極好的溶劑,因此有機(jī)物的氧化可以在富氧的均一相中進(jìn)行,反應(yīng)不會(huì)因相間轉(zhuǎn)移而受限制。
(2)超臨界水氧化技術(shù)工藝及裝置
超臨界水氧化處理污水的工藝*早是由Modell提出的
(3)超臨界水氧化技術(shù)的應(yīng)用
①酚的氧化②處理含硫廢水③多氯聯(lián)苯等有機(jī)物超臨界水氧化④降解聚苯乙烯泡沫⑤污泥的超臨界水氧化
(4)超臨界水氧化技術(shù)的優(yōu)越性
①效率高,處理徹底②反應(yīng)速率快,停留時(shí)間短(可小于1min)③適用范圍廣④不形成二次污染⑤反應(yīng)過(guò)程中自身氧化放熱來(lái)維持反應(yīng)所需的溫度
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