污水处理技术工艺

污水处理中投放催化剂的应用

引言

在人类面临的许多环境问题中,处理具有高毒性和生物降解性的有机污染物是一个问题。这些材料难以通过生物方法去除,并且排放到环境中将对环境造成很大的危害。特别是在一些工业废水中,有机污染物的含量非常大,因此工业废水中有机污染物的处理尤为重要。在这些领域也使用了许多催化剂,我对此做出了一些结论。

1 V-O催化剂

V-O催化臭氧化是近年来发展起来的一种新的先进氧化技术.在常温常压下,可将有机污染物完全降解为C_0:H_(20)和无机物。该技术利用反应过程中产生的大量高氧化自由基(羟基自由基)对水中有机物进行氧化和分解,实现水的净化。特别是采用负载于Si0 2的V-O催化剂的多相臭氧氧化降解废水中的有机污染物。

1.1 催化机理

V(Ⅳ)-O 03→V(V)-O 0-3(1)

O-3 + HO +→稀土Ho3(2)

HO3O2+OH(3)

噢+M(4)

V(V)O+A V(Ⅳ)-0+A+5

M表示有机污染物,A表示具有还原性的物质,并且本身难以被臭氧氧化。

2纳米二氧化钛光催化作为一种先进的氧化技术,是利用光致强氧化剂将有机污染物完全氧化成小分子水、二氧化碳等。该方法能处理多种污染物,应用范围广,特别是对难降解有机物具有良好的氧化分解作用。此外,纳米半导体(尤其是纳米二氧化钛光催化剂)催化氧化作为一种新型的现代废水处理技术,具有处理速度快、设备简单、操作方便、处理效果好、无二次污染、杀菌效果强、应用前景广阔等特点。对低浓度污染物和汽相污染物液体也有很好的去除效果,催化材料易得,运行成本低。它是近年来受到广泛关注的一种有前途的污染控制技术。

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2.适用范围。1纳米TiO 2光催化剂在污水处理中的应用

苯、一氯苯、1-氯-2-二氯苯、苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、2-三氯苯酚、二萘酚、硝基苯、苯胺与纳米二氧化钛在水中的光催化作用。研究了氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、乙烯基二胺、甲酸、邻苯二甲酸、水杨酸、三氯乙酸、甲醇、乙醇、n丙酮、乙酸乙酯、蔗糖等有机污染物。结果表明,除硝基苯、四氯化碳和三氯乙烷外,除硝基苯、四氯化碳和三氯乙烷外,其它物质均能迅速降解。对有机磷的降解结果表明,在Ti 02悬浮液中,光催化氧化可使含磷有机物完全无序化,并能定量地产生磷离子。同样,TiO 2光催化氧化含硫有机物也可得到类似的结果,其中硫被定量氧化为硫酸根离子。

2.2纳米Tio2光催化降解机理

纳米二氧化钛是一种化学稳定性高、耐光腐蚀、带隙宽(Eq=312eV)、氧化还原电位高、光催化反应驱动力强、光催化活性高的N型半导体材料。在光照射下,Ti02表面可发生吸热化学反应并加速反应。另外,二氧化钛无毒、成本低,因此对二氧化钛的光催化研究最为活跃。考虑了其光催化反应机理(如图a所示)。当半导体的吸收光能高于其带隙能量(波长小于或等于387.5nm)时,价带(vb)中的电子被激发到导带(cb),形成一个带高电荷的负活性电子E-1,并在其上产生带正电荷的空穴H+(H+氧化电位)。价带,标准氢电位差为3.oV。与1.36V氯和2.07V臭氧相比,氯的氧化作用更强。在电场作用下,电子和空穴被分离并迁移到粒子表面的不同位置。空穴与水反应,电子与溶解氧反应,分别产生羟基自由基(OH)和氧自由基(O 2)。OH和O2高度氧化。吸附在Ti02表面的有机污染物大部分降解为CO2和H2O,无机污染物(B+)氧化或还原为无害物质。

2.3光催化降解纳米Ti 02的优点是

(1)水中所含有机污染物可完全降解为CO2、H2O等,无机污染物被氧化或还原为无害物质:

(2)反应条件温和,能耗低,在紫外线照射下或暴露在阳光下会发生反应;

(3)适宜的光催化剂具有成本低、无毒、稳定性好、可重复使用等优点。

(4)所需设备结构简单,操作条件易于控制,无二次污染;

(5)未来可采用取之不尽、取之不尽的太阳能作为激发光催化剂的光源。

3光电激发和均相催化技术(可溶性电解质作为催化剂)

通过光、电、催化剂(可溶性电解质)在均相体系中的协同作用,光、电激发、均相催化综合技术大大加速了染料的降解,最终分解成过氧化氢、二氧化碳等简单无害物质。从而实现了有机污染的一次性快速处理,大大降低了成本。这项技术涉及到光化学、电化学、催化化学等许多理论和实践问题,以及电极制造和太阳能利用。它具有理论和现实意义。

4“MPcTS-H2O2”体系催化剂

1990年,法国的BU Meunier团队考虑了氧化还原酶的需要。将这些酶的叶琳铁磺化和磺化叶琳锰的木质素模型和KHS 05或H2O2引入到造纸厂污染物TCP的废水中,并对其进行了氧化和降解。很明显,H2O2在这里是一种“清洁氧化剂”,比KHSO要好得多。酞菁衍生物是一类重要的工业染料。磺化金属酞菁作为一种廉价、易得的叶琳类似物,越来越受到人们的关注。

5,总结

本文介绍了四种催化剂在废水处理中的应用,各有其特点和优点。一般来说,纳米TiO2光催化降解技术具有良好的发展前景,值得继续探索。中国的水资源不仅供不应求,而且污水污染情况十分严峻。处理不同的污水时,应选择不同的方法,选择不同的催化剂,以更有效地去除污水中的各种污染物。当然,我们必须不断创新,不断开发新的污水处理技术,寻求废水处理的新催化剂。

污水处理中投放催化剂的应用

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