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關于氧化的入門知識 都匯總到這篇文章里了!

點擊次數(shù):2366 更新時間:2019-06-24

關于氧化的入門知識 都匯總到這篇文章里了!

氧化工藝(Advanced Oxidation Processes,簡稱AOPS)是20世紀80年代開始形成的處理有毒污染物技術,它的特點是通過反應產(chǎn)生羥基自由基(·OH),該自由基具有*的氧化性,通過自由基反應能夠將有機污染物有效的分解,甚至*的轉化為無害的無機物,如二氧化碳和水等。由于氧化工藝具有氧化性強、操作條件易于控制的優(yōu)點,因此引起世界各國的重視,并相繼開展了該方向的研究與開發(fā)工作。氧化技術主要分為Fenton氧化法、光催化氧化法、 臭氧氧化法、超聲氧化法、濕式氧化法和超臨界水氧化法。

一、幾種氧化技術

1.Fenton氧化法

過氧化氫與催化劑Fe2+構成的氧化技術體系稱為Fenton試劑。它是100多年前由H.J.H.Fenton發(fā)明的一種不需要高溫和高壓而且工藝簡單的化學氧化水處理技術。近年來研究表明,F(xiàn)enton的氧化機理是由于在酸性條件下過氧化氫被催化分解所產(chǎn)生的反應活性很高的羥基自由基所致。在Fe2+催化劑作用下,H2O2能產(chǎn)生兩種活潑的氫氧自由基,從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應,加快有機物和還原性物質的氧化。其一般歷程為:

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Fenton氧化法一般在PH為2~5的條件進行,該方法優(yōu)點是過氧化氫分解速度快,因而氧化速率也較高。但此方法也存在許多問題,由于該系統(tǒng)Fe2+濃度大,處理后的水可能帶有顏色;Fe2+與過氧化氫反應降低了過氧化氫的利用率及其PH限制,因而在一定程度上影響了該方法的推廣應用。

近年來,有人研究把紫外光(UV),氧氣等引入Fenton試劑,增強了Fenton試劑的氧化能力,節(jié)約了過氧化氫的用量。由于過氧化氫的分解機理與Fenton與Fenton試劑極其相似,均產(chǎn)生·OH,因此將各種改進了的Fenton試劑稱為類Fenton試劑。主要有H2O2+UV系統(tǒng)、H2O2+UV+Fe2+系統(tǒng)、引入氧氣的Fenton系統(tǒng)。

Fenton試劑及類Fenton試劑在廢水處理中的應用可分為兩個方面:一是單獨作為一種處理方法氧化有機廢水;二是與其他方法聯(lián)用,如與混凝沉降法、活性炭法等聯(lián)用,可取得良好的效果。Fenton 法的催化劑難以分離和重復使用,反應pH 低,會生成大量含鐵污泥,出水中含有大量Fe2+會造成二次污染,增加了后續(xù)處理的難度和成本。

近年來,國內外學者開始研究將Fe2+固定在離子交換膜、 離子交換樹脂、 氧化鋁、 分子篩、 膨潤土、 粘土等載體上,或以鐵的氧化物、 復合物代替Fe2+,以減少Fe2+的溶出,提高催化劑的回收利用率,擴寬pH 的適宜范圍。Daud 等用浸漬法將Fe3+固定在高嶺石上催化降解活性黑5(RB5),150 min 內RB5 的脫色率達99%。Youngmin 等將Fe(II)與殼聚糖(CS)和戊二醛(GLA)的交聯(lián)物螯合制成Fe(II)-CS/GLA催化劑,在中性條件下催化降解三氯乙烯(TCE),5h 后TCE 的降解率達到95%,而傳統(tǒng)Fenton 法由于在中性條件下發(fā)生鐵沉淀而對TCE 降解不明顯。Plata 等以針鐵礦作為光-Fenton 降解2- 氯酚的催化劑,探討了催化劑用量、 光照強度等對處理效果的影響,出水中只含有少量鐵離子。

2.臭氧氧化法

臭氧是一種優(yōu)良的強氧化劑,在污水消毒、除色、除臭、去除有機物和COD 方面有很好的效果。臭氧氧化法降解有機物速度快,條件溫和,不產(chǎn)生二次污染,在水處理中應用廣泛。臭氧處理污水作用大體表現(xiàn)物,一是臭氧直接氧化,二是通過形成的羥基自由基而進行自由基氧化。

單獨的臭氧氧化法由于臭氧發(fā)生器易損壞,能耗較大,處理成本昂貴,且其臭氧氧化反應具有選擇性,對某些鹵代烴及農(nóng)藥等氧化效果比較差。為此,近年來發(fā)展了旨在提高臭氧氧化效率的相關組合技術,其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅可提高氧化速率和效率,而且能夠氧化O3單獨作用時難以氧化降解的有機物。

比較了H2O2/O3、O3處理染料廢水的效果,魏東洋等則對UV/O3、O3降解六氯苯的效果進行了比較,結果表明,采用組合技術可顯著提高氧化速率和處理效果、縮短反應時間、降低耗量O3。催化臭氧氧化法也日漸受到國內外學者的關注。催化臭氧氧化法使用的催化劑主要是過渡金屬氧化物和活性炭,其中活性炭價格低、 吸附性強、 催化活性高、穩(wěn)定性好,被廣泛應用于催化臭氧氧化體系中。

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