萃取设备化学法处理含酚废水的研究进展
1化学沉淀法
化学沉淀法主要是将酚类物质形成溶解度更小的碳酸酷、磺酸酷或磷酸酷等物质除去。此法中也包括酚醛缩合法,即在适当的酸碱性条件下,调整酚醛摩尔比,将废水中的酚缩聚成低分子热塑性或热固性树脂。化学沉淀法一般适合于处理高浓度的工业含酚废水,具有占地面积小、流程简单、处理效果稳定等特点。目前一些树脂厂、塑料厂、石化炼油厂的“碱渣”处理以及一些高浓度亚硝基苯酚废水的处理均已使用本法。(萃取设备化学法处理含酚废水的研究进展)
2化学氧化法
氧化法是在废水中添加化学氧化剂,将废水中的酚类物质氧化为CO2和水,该法多用于低浓度含酚废水(<1000mg/1〕的处理。其优点是工艺简单、反应速度快、净化率高,同时可使废水中某些染料进行脱色,并能除臭、消毒。王某等用二氧化氯氧化法处理齐齐哈尔化工一厂生产酚醛树脂下来的含酚废水,酚去除率可达99.5 % 金某等以二氧化氯为氧化剂,在自制催化剂的作用下,于室温常压下催化氧化含酚废水,酚去除率可达90%(萃取设备化学法处理含酚废水的研究进展)
目前也有研究采用湿式氧化法处理含酚废水,其原理是在高温(125一 320℃)高压(0.5~20 MPa下通入空气,使废水中的酚类化合物直接氧化降解。在此基础上,加入适宜的催化剂能有效降低反应的温度和压力,提高氧化分解能力,缩短反应时间。Lin等用湿式氧化法处理高浓度含酚废水,当催化剂存在时,温度可降至150 0C,压力降为0.5MPa,同时加入珑作氧化剂时,酚的去除率可达99%。国内学者对湿式氧化法同样做了很多科学研究,并取得了可喜的成绩。陈某等分别考察了CuO/η-Al2O3和活性炭两种催化剂条件苯酚的催化效果,结果表明有140℃下催化湿式氧化1h,水样的can去除率分别达到93.2%和88.45%,在较低温度下达到预处理效果。周某等以CuO/Ce2O3为催化剂,在温度为160℃、氧气分压1.6MPa的条件下,反应50min后,将COD为3000mg/L左右的含酚废水基本全部降解。
用湿式催化氧化法处理含酚废水,出水效果好,可生化性好,较低的进水酚浓度处理后可直接排放,若进水酚浓度极高,可辅以生化法。但由于湿式催化氧化法对设备要求高(耐高温、耐高压、耐腐蚀),且催化剂的损耗大,因而急需寻找适合在温和反应条件下高效、经济的催化剂。
3光催化氧化法
光催化氧化法是以半导体粉末为光催化剂,在光照条件下产生电子一空穴对,表面经基或水吸附后形成氧化能力极强的}z基自由基,通过一系列的氧化反应分解有机物。常用作光催化氧化有机物的半导体主要有TiO2, ZnO, CdS, SnO2等。TiO2光学与化学性质稳定、无毒、价廉易得,是光催化剂的首选物。孙某等以Tio2半导体粉末作为光催化剂,在空气鼓泡下,紫外光照射3h,含酚废水中酚去除率达到99.7%。杨某等用TiO2半导体粉末作为光催化剂,用玩。作为氧化剂,辅助人工紫外灯照射处理,催化氧化处理较低浓度的含酚废水,于pH=4时光解2h,可使酚去除率达到100% 。
光催化消除和降解污染物是目前多相光催化技术的一个活跃研究方向。光催化氧化法处理工业含酚废水,在常温常压下进行,可利用日光进行降解,具有省资、高效、节能、最终能使有机物完全矿化、不存在二次污染的特点,显示出了良好的应用前景。TiO2半导体光催化氧化研究的理想目标是利用太阳能,大大提高光量子效率,今后的研究中应围绕太阳能的利用方面,争取得到更大的突破.(萃取设备化学法处理含酚废水的研究进展)
4 Fenton试剂氧化法
过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化体系称为Fenton试剂。采用Fenton试剂法处理含酚废水,具有反应迅速、反应条件温和、无二次污染等优点,因而倍受人们的青睐。该法是在含有亚铁离子的酸性溶液中投加过氧化氢时,在Fe2+催化剂作用下,H2O2能产生两种活泼的氢氧自由基,从而引发和传播自由基链反应,加快有机物和还原性物质的氧化,最终把有机物最终氧化为Cot和姚。等无机物。程某采用Fenton试剂对苯酚、对氯酚、2,4-二氯酚、2,6-二氯酚、间甲酚、对硝基酚和邻硝基酚模拟水样进行处理,当H202浓度为4mmol/L, FeS04浓度为0.5mmoul.,在pH为3,室温条件下反应40min则Fenton试剂对试验所做7种浓度为SOmmoI/L的酚类物质的去除率均在98%以上,为该工艺处理实际含酚废水提供了科学依据。赵某等用Fenton试剂氧化法处理邻甲苯酚生产含酚废水,H2O与Fe2+最佳配比为24:1(物质的量比),处理后的水样,挥发酚去除率达100% , COD的去除率达90%以上。(萃取设备化学法处理含酚废水的研究进展)
5超临界水氧化法
超临界水氧化法((SCWO)是将有机污染物在超临界水中氧化分解为CO2,H2O等无害的小分子化合物。如果水的温度和压力超过临界点(Tc=374℃ , Pc=22.1MPa)那么水就处于一种新的流体态即超临界态。此时水的性质发生了极大的变化,能溶解一般情况下很难溶解于水的有机物和一些气体如氧气。此外,超临界水具有较大的扩散系数和较小的粘度。超临界水氧化法就是利用超临界水良好的溶剂性能和传递性能,使有机污染物在超临界水中迅速、有效地氧化降解。
超临界氧化法处理工业有机废水是由美国学者Modell首先提出的。在国外,此项技术受到了特别的重视,在国内,该项研究尚处于起步研究阶段。Lin J.G.等以超声波法处理水中的2-氯酚,反应90min后,2一氯酚的分解率在70%以上。当加入50mg/L H202时,2-氯酚分解率可提高到84%以上。李某等在SCWO系统中,同样以H2O2为氧化剂,研究了含酚废水的氧化作用及效果,并发现随着H20z用量增加、体系温度、压力的升高,反应停留时间的延长,有机物去除率有明显的增加。当实际加入的过氧化氢量与理论需要量的比值K=2.0,系统压力为30MPa,温度超过450℃,反应停留时间超过190s时,COD去除率可接近100% 。
超临界水氧化法由于在特殊的高温、高压状态下反应,面临的主要问题是反应器材的腐蚀,对反应器材质要求高、功耗大,因而在一定程度上限制了其工业化应用。研制长期耐高温、耐腐蚀的反应器材质是该���大规模工业化应用的关键。
6电化学法
1)电氧化法:电氧化法是利用阳极的高电位来降解溶液中的有毒化合物,但反应受到电极材料及副反应析氧反应的限制,因而需要抗氧气生成的新型电极材料。吴等用SnO2修饰电极,制成对阳极反应催化性能较高的电极,在处理含酚废水120min后,苯酚去除率可达到98.9%。目前研究发展的湿式电氧化法是用电化学氧化装置产生的HCl0和·OH进行氧化的方法。杨等采用湿式电氧化法对苯酚模拟废水进行处理研究,得出了酚的去除率高且自然电耗大幅度降低的结论。
2)电催化氧化法:电催化氧化(ECO)具有易于控制、易建立密闭循环和无二次污染等优点,因此,近年来利用ECO处理含酚废水的研究颇为瞩目,无论是在电解槽设计还是电极开发方面都十分活跃。Korbahti Bahadir K在阴阳极分别为不锈钢管和碳棒且同心放置的筒状反应器中以连续流方式处理苯酚,以NaCI作电解质,在电流密度为61.4 mA/c㎡的情况下,停留时间20min就可使450mg/L的苯酚溶液去除率达78%,超过40min苯酚可完全去除;当进水酚浓度为3100mg/L、电流密度为54.7mA/c㎡停留时间为3h时,苯酚的去除率高达98% .
E. Fockedey采用与涂覆钦基平板电极相同的方法,将掺Sb的SnO2涂覆在钦泡沫颗粒上,制成Ti/Sn02-Sb205三维粒子电极处理苯酚废水,当电流密度为100.A/m2时,电耗为6.3kA·h/kg苯酚,能耗仅为5 kW·h/kg(COD) o.Canizares等利用图2.3中试验装置研究了电流强度对苯酚去除效果的影响,证实了ECO工艺包含3个反应途径:直接降解、化学氧化和聚合反应。
电催化氧化方法处理含酚废水的能耗费用直接影响其实际应用,因此,研究热点主要集中在研制高性能的阳极和利用三维电极的电化学反应器,这将大幅度降低废水的处理成本并提高废水的处理效果
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