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ClO2催化氧化处理高浓度有机化工废水

发表时间:2022-09-14 10:10

在国内工业经济快速发展的带动下,化工、印染、制药等行业也取得了较大的发展。这些行业的工业废水排放量大、废水中有机物含量高、成分复杂、毒性大,且可降解性差,其中还含有大量的致癌物质。这些物质对生态环境和居民的健康带来了巨大的危害。

  近年来,一些新技术、新工艺的应用对这些重污染行业的废水排放带来了一定的改善,但是整体效果并不理想。因此,各界开始加强以ClO2在工业废水处理中的应用。ClO2是WTO认定的第四代AI型消毒剂,因其安全、高效、快速等杀毒特点和优势被广泛应用于饮用水、食品保鲜、水产养殖等众多领域。但是单纯使用ClO2时高浓度有机工业废水的处理效果并不好,若加入催化剂则效果会明显提高。

  1、CIO2催化氧化原理

  1.1 CIO2特性

  ClO2常态下是一种具有刺激性气味的黄绿色气体,易溶于水,在水中不易发生水解反映,溶解度较大,室温下溶解度是Cl2的5倍。ClO2稳定性差,受热或者遇光时都容易分解生产O2和Cl2。当ClO2在空气中的体积分数大于10%时容易发生爆炸,不易存储与运输。所以,ClO2通常现场制备。

  1.2 酸性条件下ClO2氧化反应

  酸性条件下,ClO2可以分解成多种强氧化剂(如H2O2)和具有氧化能力的活性基团。自由基可以与有机分子的活波氢产生脱氢反应,生成不稳定的羟基取代中间体,或者分解为无机物。ClO2与有机物的反应具有较强的选择性,与不同的有机物会产生不同的反应机理,且其氧化能力和有机物的取代基具有直接相关性。通常,反应需要的活化能越高,反应效果越差。因此,降低ClO2与废水有机物的反应活化能是未来研究的主要方向。

  1.3 CIO2催化氧化原理

  ClO2催化氧化是在表面催化剂的作用下进行的,通过与废水中有机污染物产生化学反应来达到降低有机污染的目的。ClO2催化氧化是在非均相催化剂作用下进行的,反应机理比较复杂,通常认为主要包括以下几种:有机污染物吸附于催化剂,并形成活化络合物,降低反应活化能;活化络合物提高了催化剂的吸附能力、提高了催化剂表面有机污染物的浓度;催化剂对ClO2的吸附作用也使得催化剂表面ClO2浓度较高;ClO2与有机物直接发生氧化反应后会生产多种活性基团,这些自由基可能成为下一步氧化的诱发剂。

  2、CIO2在有机废水处理中的应用

  一般采用ClO2催化氧化工业废水的处理工艺流程如下:

  废水→前预处理→催化氧化→生化→出水

  先对废水进行前预处理,前预处理阶段主要是去除废水中的悬浮物,降低COD,调节pH值,使废水满足催化氧化处理条件,降低废水处理成本;前预处理后对其进行催化氧化处理,这一阶段会进一步降低COD,目的在于提高废水的可生化性;最后,对废水进行生化处理,使水质达到排放标准。

  综合上述,ClO2催化氧化处理废水时的影响因素包括pH值、氧化剂量、催化剂、反应时间等,上述指标由具体实际情况确定。不同的pH值条件下,ClO2的氧化能力不同,具体的pH值可以通过pH-COD去除率曲线来确定;氧化剂用量增加,催化氧化处理效果提高。但是氧化剂用量的增加也会增加废水处理成本,因此要合理选择氧化剂用量;催化剂常用的是过渡金属氧化物、贵金属等作为催化剂活性组分,活性炭等作为载体;反应时间越长,废水处理效果越好,但是一定时间后废水处理效率会逐渐稳定。所以需要确定最佳反应时间。

  3、CIO2在难处理废水的工业应用

  ①医药化工废水有机物成分复杂、有害物质多、COD高,且可生化性差。因此,可以通过ClO2/活性炭催化氧化工艺处理高浓度对硝基苯甲酸废水;

  ②印染废水排放量大、有机物浓度高、成分复杂、脱色难、可生化性差。因此可以通过在ClO2催化氧化处理活性艳红X-3B染料废水,也可以通过ClO2作为强氧化剂对漂染废水中的有机物进行氧化分解;

  ③农药生产废水成分复杂、有毒、污染严重、难生化降解。因此,可以通过ClO2催化氧化处理高浓度有机农药废水;

  ④除此之外,ClO2催化氧化还可以用于石化、焦化行业废水处理、橡胶废水、造纸废水等工业有机废水处理中。(来源:杭州潜阳科技有限公司)

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