濕式催化氧化技術的研究進展
摘要:濕式催化氧(yang)(yang)化法是在(zai)濕式氧(yang)(yang)化法基(ji)礎上發展起來(lai)的(de)(de)一種能在(zai)較溫和的(de)(de)條件下,處理高濃度、有(you)毒(du)、有(you)害、生(sheng)物難降(jiang)解(jie)污染物的(de)(de)有(you)效的(de)(de)高級氧(yang)(yang)化方法.本文概述了(le)濕式催化氧(yang)(yang)化法的(de)(de)基(ji)本概念、反應機(ji)理與動力學、分類以及在(zai)廢(fei)水(shui)治理中的(de)(de)應用.
關鍵詞:濕式催化氧化;濕化氧化;催化劑;廢水治理(li)
中圖分類號:X 132 文獻標識碼:A 文章編號:1000—1565(2004)03—0326—06
有(you)機化工(gong)廢(fei)水具有(you)濃度高、毒性(xing)大、生物難以降解等特點,使得傳統的(de)生化處理工(gong)藝受到嚴峻的(de)挑戰,因此人們開始研究其他(ta)(預(yu))處理方法(fa),以提高廢(fei)水的(de)可生化性(xing)(或直(zhi)接(jie)處理達標).
濕(shi)式(空(kong)氣(qi))氧(yang)化(hua)技術(Wet Air Oxidation簡稱wAO)是20世紀50年代發展起來的(de)一(yi)種處理(li)(li)高(gao)(gao)濃度(du)、有毒、有害、生物(wu)難(nan)降(jiang)解廢(fei)水的(de)有效手段.它(ta)通常(chang)需(xu)要(yao)在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(150~350℃)和(he)高(gao)(gao)壓(ya)(0.5~20 MPa)條件下,以(yi)空(kong)氣(qi)或者純氧(yang)為(wei)氧(yang)化(hua)劑(ji),將污染物(wu)氧(yang)化(hua)降(jiang)解[1].廢(fei)水經(jing)該法處理(li)(li)后,可生化(hua)性大(da)大(da)提高(gao)(gao),甚(shen)至可將有機(ji)物(wu)直接礦化(hua)成二氧(yang)化(hua)碳和(he)水等無機(ji)物(wu).該法對高(gao)(gao)濃度(du)廢(fei)水的(de)處理(li)(li)可以(yi)回收能(neng)量(liang),比(bi)較(jiao)經(jing)濟(ji);濕(shi)式氧(yang)化(hua)法作為(wei)一(yi)種破壞污染物(wu)的(de)方(fang)法,也(ye)有其(qi)致(zhi)命的(de)弊端,使得(de)其(qi)在(zai)實際應用中受到限制[2-3]:1)通常(chang)在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)高(gao)(gao)壓(ya)的(de)條件下,對設備材質(zhi)要(yao)求(qiu)高(gao)(gao),且(qie)無法實現資源化(hua),是一(yi)種消(xiao)極的(de)治污方(fang)法,這樣投資運(yun)行的(de)費(fei)用很高(gao)(gao);2)對多氯聯苯、小(xiao)分子羧酸以(yi)及含(han)氮化(hua)合物(wu)的(de)去除效果(guo)不(bu)好.
20世紀(ji)70年代(dai),出現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)濕式催(cui)(cui)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)法(fa)(wet Catalytic~r oxidation簡稱(cheng)wCAo)是對(dui)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)濕式氧化(hua)(hua)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)改進.通過加(jia)入催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji),降(jiang)低(di)了反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)活化(hua)(hua)能,從而使(shi)得反(fan)(fan)應能在(zai)(zai)更(geng)(geng)加(jia)溫和(he)的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下和(he)更(geng)(geng)短的(de)(de)(de)(de)(de)時間內(nei)完成.濕式催(cui)(cui)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)法(fa)在(zai)(zai)日本和(he)歐美(mei)等(deng)國家已有工業化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)應用,相關的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)報道也很多,而在(zai)(zai)國內(nei)這方面的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)近年來才(cai)得到人(ren)們的(de)(de)(de)(de)(de)重視(shi).目前,對(dui)這種技術的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)仍主要集(ji)中在(zai)(zai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)開發,以及催(cui)(cui)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)機理的(de)(de)(de)(de)(de)探討和(he)動力學(xue)模型的(de)(de)(de)(de)(de)建立.
1 濕式(shi)催化氧化法及其反應機理(li)與反應動(dong)力學
濕(shi)式催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa)是在(zai)傳統的濕(shi)式氧(yang)化(hua)(hua)(hua)體系中加入催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji),這樣就降低了(le)苛刻(ke)的反應(ying)條件,提(ti)高了(le)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)能力,縮短(duan)了(le)反應(ying)時(shi)間(jian),從而降低了(le)投資運行成本.通常按(an)照催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的存(cun)在(zai)形態的不同,可分為均相(xiang)濕(shi)式催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa)和非均相(xiang)濕(shi)式催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa).
隨(sui)著(zhu)對濕(shi)式催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法研究的不斷深入,人(ren)們開始注意到對氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的改(gai)進.發現(xian)Fenton試劑具有反(fan)應快,反(fan)應條(tiao)件溫(wen)和等優點,但氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的利(li)用(yong)率很(hen)低(di),處理成(cheng)本高.然(ran)而結合(he)濕(shi)式氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法的優勢,形成(cheng)了(le)一種低(di)溫(wen)低(di)壓(ya)(ya)濕(shi)式催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法,又稱為(wei)濕(shi)式過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法.也就是用(yong)強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑雙氧(yang)水代替了(le)空氣(qi)或氧(yang)氣(qi),這樣所需的壓(ya)(ya)力為(wei)0.1~0.6 MPa,溫(wen)度小(xiao)于180℃[4_6]。

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