Avanceret oxidationsteknologi, også kendt som dyb oxidationsteknologi, er baseret på brugen af elektricitet, lysbestråling, katalysatorer og nogle gange kombineret med oxidanter for at producere højaktive frie radikaler (såsom HO•) i reaktionen, og derefter gennem tilsætningen , substitution, elektronoverførsel, bindingsbrud osv. mellem frie radikaler og organiske forbindelser, det makromolekylære ildfaste organiske stof i vandet oxideres og nedbrydes til lav-toksiske eller ikke-toksiske små molekyler, eller endda direkte nedbrudt til CO2 og H2O, tæt på fuldstændig mineralisering. De nuværende avancerede oxidationsteknologier omfatter hovedsageligt kemisk oxidation, elektrokemisk oxidation, vådoxidation, superkritisk vandoxidation og fotokatalytisk oxidation.
1. Kemisk oxidationsteknologi
Kemisk oxidationsteknologi bruges ofte til forbehandling af biologisk behandling. Generelt bruges kemiske oxidanter til at behandle organisk spildevand under påvirkning af katalysatorer for at forbedre dets biologiske nedbrydelighed eller direkte oxidere og nedbryde organisk stof i spildevand for at stabilisere det.
1.1 Fenton reagens oxidationsmetode
Denne teknologi opstod i midten af-1890erne og blev foreslået af den franske videnskabsmand HJ Fenton. Under sure forhold kan H2O2 effektivt oxidere vinsyre under den katalytiske virkning af Fe2+-ioner og anvendes til oxidation af æblesyre. I lang tid er hovedprincippet i Fenton, som er antaget af mennesker, at bruge jernholdige ioner som katalysatorer for hydrogenperoxid. Reaktionen producerer hydroxylradikaler i formlen: Fe2++ H2O2 --Fe3++OH-+•OH, og reaktionen udføres for det meste under sure forhold.
I den kemiske oxidationsmetode viser Fenton-metoden visse fordele ved behandling af noget svært nedbrydeligt organisk stof (såsom phenoler og aniliner). Med den dybdegående undersøgelse af Fenton-metoden er ultraviolet lys (UV) og oxalat blevet indført i Fenton-metoden i de senere år, hvilket i høj grad øger Fenton-metodens oxidationsevne.
Chlorphenolblandingen blev behandlet ved UV + Fenton-metoden, og TOC-fjernelseshastigheden nåede 83,2% inden for 1 time. Fenton-metoden har stærk oxidationsevne, milde reaktionsforhold, simpelt udstyr og en bred vifte af anvendelser, men den har ulemper såsom høje behandlingsomkostninger, komplekse procesforhold og vanskelig proceskontrol, hvilket gør det vanskeligt at fremme og anvende.
1.2 Ozonoxidationsmetode
Ozonoxidationssystemet har et højt redoxpotentiale og kan oxidere de fleste organiske forurenende stoffer i spildevand. Det er meget udbredt i industriel spildevandsrensning. Ozon kan oxidere mange organiske stoffer i vand, men reaktionen mellem ozon og organisk stof er selektiv, og den kan ikke helt nedbryde organisk stof til CO2 og H2O. Produkterne efter ozonoxidation er ofte carboxylsyre organisk stof. Og de kemiske egenskaber af ozon er ekstremt ustabile, især i ikke-rent vand, og oxidationsnedbrydningshastigheden måles i minutter. Ved spildevandsbehandling anvendes ozonoxidation normalt ikke som en separat behandlingsenhed, og nogle forstærkningsmetoder tilføjes normalt, såsom fotokatalytisk ozonering, basekatalyseret ozonering og flerfaset katalytisk ozonering. Derudover er kombinationen af ozonoxidation med andre teknologier også et forskningsfokus, såsom ozon/ultralyd metode, ozon/bioaktiveret kul adsorptionsmetode mv.
Det er blevet rapporteret i litteraturen, at kombinationen af ozonoxidation og adsorption af aktivt kul kan reducere massekoncentrationen af aromatiske kulbrinter i spildevand til 0.002 ug/L. Anvendelsen af ozonoxidation til at fjerne overfladeaktive stoffer i industrielt cirkulerende vand kan effektivt øge rensningsgraden af byrensningsanlæg og forbedre vandkvaliteten af dræning. Yu Xiujuan og andre har også opnået gode resultater med at fjerne organiske mikroforurenende stoffer i vand ved hjælp af ozon-bioaktiveret kulstof-proces. På grund af den lave opløselighed af ozon i vand er, hvordan man opløser ozon i vand mere effektivt, blevet et varmt emne i forskningen af denne teknologi.
2. Elektrokemisk katalytisk oxidationsmetode
Denne teknologi opstod i 1940'erne og har fordelene ved en bred vifte af applikationer, høj nedbrydningseffektivitet, enkle energikrav, nem automatisering og fleksible og forskellige anvendelsesmetoder. Elektrokemisk katalytisk oxidation kan bruges som forbehandlingsforanstaltning for svært nedbrydeligt spildevand for at forbedre den biologiske nedbrydelighed, og kan også bruges som dybdebehandlingsteknologi for svært nedbrydeligt phenolspildevand. Elektrolysereaktionsprocessen sker direkte i den elektrokatalytiske oxidationselektrolysecelle. Under betingelserne for optimeret pH-værdi, temperatur og strømintensitet kan phenol næsten nedbrydes fuldstændigt.
For højkoncentreret, svært nedbrydeligt, giftigt og skadeligt phenolholdigt spildevand har traditionelle biologiske og fysiske metoder mistet deres fordele, og kemiske oxidationsmetoder hindres af deres høje omkostninger. Elektrokemiske katalytiske oxidationsmetoder foretrækkes i stigende grad af mennesker, men de har også nogle problemer, såsom strømforbrug, elektrodematerialer er for det meste ædelmetaller, høje omkostninger og anodekorrosion, og forskningen i mikrodynamik og termodynamik, der styrer deres promovering og anvendelse, er stadig ufuldkommen.
3. Vådoxidationsteknologi
Vådoxidation, også kendt som våd forbrænding, er en effektiv metode til behandling af højkoncentreret organisk spildevand. Dets grundlæggende princip er at indføre luft under høje temperaturer og høje trykforhold for at oxidere organiske forurenende stoffer i spildevand. Alt efter om der er en katalysator i behandlingsprocessen, kan den opdeles i vådluftoxidation og vådluftkatalytisk oxidation.
3.1 Oxidation af våd luft
Den første virksomhed, der udviklede og industrialiserede vådluftoxidation (WAO) var Zimpro i USA. Virksomheden har anvendt WAO-processen til behandling af giftigt og skadeligt industrispildevand såsom olefinproduktionsaffaldsvaskevæske, acrylonitrilproduktionsspildevand og pesticidproduktionsspildevand. WAO-teknologi skal indføre luft under høje temperaturer ({{0}} grad) og høje tryk (0.5-20MPa) forhold for direkte at oxidere og nedbryde højmolekylært organisk stof i spildevandet til uorganisk eller lille molekylært organisk stof.
Fjernelseshastigheden af organisk fosfor og organisk svovl er så høj som henholdsvis 95 % og 90 % ved forbehandling af dimethoatproduktionsspildevand ved hjælp af vådluftoxidationsteknologi. Zimpros WAO-proces har høj behandlingseffektivitet og kort reaktionstid, men fordi teknologien kræver høj temperatur og højt tryk, den nødvendige udstyrsinvestering er stor, og driftsbetingelserne er barske, er det svært for almindelige virksomheder at acceptere det. Derfor har den katalytiske oxidationsmetode med våd luft, som bruger en katalysator til at reducere reaktionstemperaturen og -trykket eller forkorte reaktionens opholdstid, fået omfattende opmærksomhed og forskning i de senere år.
3.2 Katalytisk oxidation i våd luft
Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO) er en metode til at tilføje en passende katalysator til den traditionelle våde oxidationsproces for at gøre det muligt at fuldføre oxidationsreaktionen under mildere forhold og på kortere tid. Dette kan reducere reaktionens temperatur og tryk, forbedre oxidationsnedbrydningskapaciteten, accelerere reaktionshastigheden, forkorte opholdstiden og dermed reducere udstyrskorrosion og driftsomkostninger. Nøglespørgsmålet ved katalytisk oxidation af våd luft er den højaktive og let genanvendelige katalysator. CWAO-katalysatorer er generelt opdelt i tre kategorier: metalsalte, oxider og sammensatte oxider. I henhold til katalysatorens form i systemet kan katalytisk oxidation i våd luft opdeles i homogen våd katalytisk oxidation og heterogen våd katalytisk oxidation.
(1) Homogen våd katalytisk oxidation. I den homogene våde katalytiske oxidationsmetode, da katalysatoren (for det meste metalioner) er et opløseligt overgangsmetalsalt, eksisterer disse salte i spildevandet i form af ioner. På ionisk eller molekylært niveau katalyserer de oxidationsreaktionen af organisk stof i vandet ved at starte oxidantens frie radikalreaktion og kontinuerligt regenerere den. I den homogene våde katalytiske oxidationsmetode, da katalysatoren arbejder uafhængigt på molekylært eller ionisk niveau, er den molekylære aktivitet høj, hvilket resulterer i en bedre oxidationseffekt. Men da katalysatoren i den homogene våde katalytiske oxidationsmetode eksisterer i form af ioner, er den vanskelig at genvinde og genbruge fra spildevand, og det er let at forårsage sekundær forurening.
(2) Heterogen våd katalytisk oxidationsmetode. Heterogen våd katalytisk oxidation er at tilføje en uopløselig fast katalysator til reaktionssystemet. Dens katalytiske virkning udføres på katalysatoroverfladen. Katalysatorens specifikke overfladeareal har stor indflydelse på nedbrydningshastigheden af organisk stof. På grund af de forskellige sammensætningstyper af faste katalysatorer og spildevandets egenskaber er effekten af våd katalytisk oxidation også forskellig. I den heterogene våde katalytiske oxidationsmetode, da den faste katalysator ikke opløses og ikke flyder, er den lettere at aktivere, regenerere og genbruge, så dens anvendelsesmuligheder er meget brede.
4. Superkritisk vandoxidationsteknologi
Superkritisk vandoxidationsteknologi er en forbedring og forbedring af vådluftoxidationsteknologi. Det blev med succes udviklet af det amerikanske MODAR Company i 1982. Dets princip er at bruge superkritisk vand som et medium til at oxidere og nedbryde organisk materiale. Det bruger også vand som den primære væskefase og ilt i luften som oxidationsmiddel og reagerer under høj temperatur og højt tryk.
Imidlertid ligger dets forbedring og forbedring i brugen af vandets egenskaber i den superkritiske tilstand. Vandets dielektriske konstant reduceres til en værdi tæt på organisk stof og gas, så gas og organisk stof kan opløses fuldstændigt i vand, fasegrænsefladen forsvinder, og der dannes et homogent oxidationssystem, som eliminerer interfasemassen overførselsmodstand, der eksisterer i vådoxidationsprocessen, øger reaktionshastigheden, og fordi den uafhængige aktivitet af de oxiderede frie radikaler i det homogene system er højere, øges oxidationsgraden også. Superkritisk vand er et godt opløsningsmiddel for organisk stof og ilt. Organisk stof oxideres homogent i iltrigt superkritisk vand, og reaktionshastigheden er meget hurtig. Ved 400-600 grad kan strukturen af organisk stof ødelægges på få sekunder, og reaktionen er fuldstændig og grundig, så organisk kulstof og brint omdannes fuldstændigt til CO2 og H2O.
Superkritisk vandoxidationsteknologi har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed på grund af dens hurtige reaktion og grundige oxidation. Hvordan man reducerer temperaturen og trykket af reaktionen eller forkorter reaktionens opholdstid gennem katalysatorer er et forskningshotspot på dette område. På nuværende tidspunkt er de fleste af de almindeligt anvendte katalysatorer katalysatorer, der anvendes i våde katalytiske oxidationsprocesser. At finde katalysatorer med bredspektrede katalytiske egenskaber til superkritisk vandoxidationsteknologi er en vanskelighed i promoveringen af denne teknologi.
5. Fotokatalytisk oxidationsteknologi
Fotokatalytisk oxidationsteknologi er udviklet på basis af fotokemisk oxidationsteknologi. Fotokemisk oxidationsteknologi er en reaktionsproces, hvor organiske forurenende stoffer oxideres og nedbrydes under påvirkning af synligt lys eller ultraviolet lys. Noget næsten-ultraviolet lys (290-400nm) i det naturlige miljø absorberes let af organiske forurenende stoffer. Når aktive stoffer er til stede, sker der stærke fotokemiske reaktioner, hvorved organisk stof nedbrydes. Men på grund af reaktionsbetingelsernes begrænsninger er fotokemisk oxidationsnedbrydning ofte ikke grundig nok, og det er let at fremstille en række aromatiske organiske mellemprodukter, hvilket er blevet et problem, som fotokemisk oxidation skal overvinde.
Da Carey et al. første gang brugt TiO2 til fotokatalytisk nedbrydning af biphenyl og chlorbiphenyl i 1976, har forskningshotspottet inden for fotokatalytisk oxidationsteknologi skiftet til retningen af fotokatalytisk oxidationsnedbrydning af organiske forurenende stoffer ved hjælp af TiO2 som katalysator.
På grund af den enkle struktur af fotokatalytisk oxidationsudstyr, milde reaktionsforhold, nem kontrol af driftsbetingelser, stærk oxidationsevne, ingen sekundær forurening og den høje kemiske stabilitet, ikke-toksicitet og lave pris på TiO2, er TiO2 fotokatalytisk oxidationsteknologi en ny vandbehandlingsteknologi med brede anvendelsesmuligheder.
6. Ultralyds oxidationsmetode
Udviklingen af sonokemi har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed på dens anvendelse i vand- og spildevandsbehandling. Strømkilden til ultralydsoxidation er akustisk kavitation. Når ultralydsbølger (15 kHz-20 MHz) med tilstrækkelig intensitet passerer gennem vandig opløsning, overstiger lydtryksamplituden det statiske tryk inde i væsken i lydbølgens undertrykshalvcyklus og kavitationskernen i væsken udvider sig hurtigt; i lydbølgens positive tryk halve cyklus brister boblen på grund af adiabatisk kompression, og varigheden er ca. 0.1μs. I brudøjeblikket genereres et lokalt højtemperatur- og højtryksmiljø på omkring 5000 K og 100 MPa, og der genereres en stærk stødmikrojet med en hastighed på 110 m/s.
Udstyret, der bruges til ultralydsoxidation, er en magnetoelektrisk eller piezoelektrisk ultralydstransducer, som genererer ultralydsbølger gennem elektromagnetisk transduktion. De mest almindeligt anvendte i laboratoriet er ultralydsinstrumenter af strålingspladetype, sondetype og NAP-reaktorer. Ultralydsoxidationsreaktionsbetingelser er milde, normalt udført ved stuetemperatur, med lave udstyrskrav og er en forureningsfri grøn behandlingsteknologi med brede anvendelsesmuligheder.
Baoji JM-TITANIUM-Professionel anodedesign og producent
Gennem årene har vi været specialiseret i anodeforskning og -udvikling, produktion og fremstilling, og vores produkter eksporteres til mange lande rundt om i verden. Forskellige serier af anoder kan designes og produceres i henhold til de faktiske miljøparametre for forskellige brugere. Du er velkommen til at besøge og forhandle.
Nicole
Firma: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Land: Kina
Tilføj: Baoti Road, Jintai, Baoji city, Shaanxi, Kina
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Hjemmeside: www.jm-titanium.com
