Усъвършенстваната технология за окисляване, известна също като технология за дълбоко окисление, се основава на използването на електричество, светлинно облъчване, катализатори и понякога комбинирано с окислители за получаване на силно активни свободни радикали (като HO•) в реакцията и след това чрез добавяне , заместване, трансфер на електрон, разкъсване на връзка и т.н. между свободните радикали и органичните съединения, макромолекулната огнеупорна органична материя във водата се окислява и разгражда до нискотоксични или нетоксични малки молекули или дори директно се разгражда до CO2 и H2O, близо до пълна минерализация. Настоящите усъвършенствани технологии за окисляване включват главно химическо окисление, електрохимично окисление, мокро окисление, суперкритично водно окисление и фотокаталитично окисление.
1. Технология на химичното окисляване
Технологията на химическо окисляване често се използва при предварителната обработка на биологичното третиране. Обикновено химическите окислители се използват за третиране на органични отпадъчни води под действието на катализатори за подобряване на тяхната биоразградимост или директно окисляване и разграждане на органичните вещества в отпадъчните води, за да ги стабилизират.
1.1 Метод на окисление с реагент на Fenton
Тази технология възниква в средата на -1890и век и е предложена от френския учен Х. Дж. Фентън. При киселинни условия H2O2 може ефективно да окислява винената киселина под каталитичното действие на Fe 2+ йони и се прилага за окисляването на ябълчена киселина. Дълго време основният принцип на Fenton, който се приема от хората, е използването на железни йони като катализатори за водороден прекис. Реакцията произвежда хидроксилни радикали с формулата: Fe2++ H2O2 --Fe3++OH-+•OH и реакцията се провежда предимно при киселинни условия.
При метода на химическо окисление, методът на Fenton показва някои предимства при третирането на някои трудни за разграждане органични вещества (като феноли и анилини). Със задълбочено проучване на метода на Fenton през последните години в метода на Fenton бяха въведени ултравиолетова светлина (UV) и оксалат, което значително подобрява окислителната способност на метода на Fenton.
Хлорфенолната смес се третира с UV + Fenton метод и степента на отстраняване на TOC достига 83,2% в рамките на 1 час. Методът на Fenton има силна окислителна способност, меки реакционни условия, просто оборудване и широк спектър от приложения, но има недостатъци като високи разходи за обработка, сложни условия на процеса и труден контрол на процеса, което го прави труден за насърчаване и прилагане.
1.2 Метод на озоново окисление
Системата за окисление на озон има висок редокс потенциал и може да окисли повечето органични замърсители в отпадъчните води. Той се използва широко при пречистване на промишлени отпадъчни води. Озонът може да окисли много органични вещества във водата, но реакцията между озона и органичните вещества е селективна и не може напълно да разложи органичните вещества на CO2 и H2O. Продуктите след озоновото окисление често са органична материя на карбоксилна киселина. А химичните свойства на озона са изключително нестабилни, особено в нечиста вода, а скоростта на окислително разлагане се измерва в минути. При пречистването на отпадъчни води озоновото окисление обикновено не се използва като отделна пречиствателна единица и обикновено се добавят някои методи за укрепване, като фотокаталитично озониране, основно катализирано озониране и многофазно каталитично озониране. В допълнение, комбинацията от озоново окисление с други технологии също е изследователски фокус, като метод на озон/ултразвук, метод на адсорбция на озон/биоактивиран въглен и др.
В литературата се съобщава, че комбинацията от озоново окисление и адсорбция с активен въглен може да намали масовата концентрация на ароматни въглеводороди в отпадъчните води до 0.002ug/L. Използването на озоново окисление за отстраняване на повърхностно активни вещества в промишлена циркулираща вода може ефективно да повиши степента на пречистване на градските пречиствателни станции и да подобри качеството на водата в дренажа. Yu Xiujuan и други също са постигнали добри резултати в отстраняването на органични микрозамърсители във водата, използвайки процеса на озон-биоактивиран въглен. Поради ниската разтворимост на озона във вода, как да разтворим озона във вода по-ефективно се превърна в гореща тема в изследването на тази технология.
2. Електрохимичен метод на каталитично окисление
Тази технология възниква през 40-те години на миналия век и има предимствата на широк спектър от приложения, висока ефективност на разграждане, прости енергийни изисквания, лесна автоматизация и гъвкави и разнообразни методи на приложение. Електрохимичното каталитично окисление може да се използва като мярка за предварително третиране на трудни за разграждане отпадъчни води, за да се подобри биоразградимостта, и може също да се използва като технология за дълбоко третиране на трудни за разграждане фенолни отпадъчни води. Процесът на реакция на електролиза протича директно в електролитната клетка за електрокаталитично окисление. При условия на оптимизирана стойност на pH, температура и интензитет на тока, фенолът може да бъде почти напълно разграден.
За отпадъчни води с висока концентрация, трудни за разграждане, токсични и вредни фенол-съдържащи отпадъчни води, традиционните биологични и физични методи са загубили предимствата си, а методите на химично окисление са възпрепятствани от високата им цена. Методите за електрохимично каталитично окисляване се предпочитат все повече от хората, но те също имат някои проблеми, като консумация на енергия, материалите за електроди са предимно благородни метали, висока цена и корозия на анода, а микродинамиката и термодинамичните изследвания, ръководещи тяхното популяризиране и приложение, все още са несъвършен.
3. Технология на мокро окисление
Мокрото окисляване, известно още като мокро изгаряне, е ефективен метод за пречистване на органични отпадъчни води с висока концентрация. Неговият основен принцип е да въведе въздух при условия на висока температура и високо налягане, за да окисли органичните замърсители в отпадъчните води. Според това дали има катализатор в процеса на обработка, той може да бъде разделен на окисление с мокър въздух и каталитично окисление с мокър въздух.
3.1 Окисляване с мокър въздух
Първата компания, която разработи и индустриализира окисляването с мокър въздух (WAO), беше Zimpro в Съединените щати. Компанията е приложила процеса WAO за третиране на токсични и вредни промишлени отпадъчни води, като промивна течност за отпадъци от производството на олефини, отпадъчни води от производство на акрилонитрил и отпадъчни води от производство на пестициди. Технологията WAO е да въведе въздух при условия на висока температура ({{0}} градуса) и високо налягане (0.5-20MPa) за директно окисляване и разграждане на високомолекулна органична материя в отпадъчните води до неорганични или органична материя с малка молекула.
Степента на отстраняване на органичния фосфор и органичната сяра е съответно 95% и 90% при предварително третиране на отпадъчните води от производството на диметоат с помощта на технология за окисление с мокър въздух. WAO процесът на Zimpro има висока ефективност на обработка и кратко време за реакция, но тъй като технологията изисква висока температура и високо налягане, необходимата инвестиция в оборудване е голяма и работните условия са тежки, за общите предприятия е трудно да го приемат. Следователно, методът на каталитично окисление с мокър въздух, който използва катализатор за намаляване на реакционната температура и налягане или съкращаване на времето за престой на реакцията, получи голямо внимание и изследвания през последните години.
3.2 Каталитично окисление с мокър въздух
Каталитичното окисление с мокър въздух (CWAO) е метод за добавяне на подходящ катализатор към традиционния процес на мокро окисляване, за да се даде възможност реакцията на окисление да бъде завършена при по-меки условия и за по-кратко време. Това може да намали температурата и налягането на реакцията, да подобри капацитета на окислително разлагане, да ускори скоростта на реакцията, да съкрати времето на престой и по този начин да намали корозията на оборудването и оперативните разходи. Ключовият проблем при каталитичното окисление с мокър въздух е високоактивният и лесно рециклируем катализатор. Катализаторите CWAO обикновено се разделят на три категории: метални соли, оксиди и композитни оксиди. Според формата на катализатора в системата, каталитичното окисление с мокър въздух може да бъде разделено на хомогенно мокро каталитично окисление и хетерогенно мокро каталитично окисление.
(1) Хомогенно мокро каталитично окисляване. При метода на хомогенно мокро каталитично окисление, тъй като катализаторът (предимно метални йони) е разтворима сол на преходен метал, тези соли съществуват в отпадъчните води под формата на йони. На йонно или молекулярно ниво те катализират реакцията на окисляване на органичната материя във водата, като инициират реакцията на свободните радикали на окислителя и непрекъснато го регенерират. При метода на хомогенно мокро каталитично окисление, тъй като катализаторът работи независимо на молекулярно или йонно ниво, молекулярната активност е висока, което води до по-добър окислителен ефект. Въпреки това, тъй като катализаторът в метода на хомогенно мокро каталитично окисляване съществува под формата на йони, трудно е да се възстанови и използва повторно от отпадъчните води и е лесно да се причини вторично замърсяване.
(2) Метод на хетерогенно мокро каталитично окисление. Хетерогенното мокро каталитично окисление е добавяне на неразтворим твърд катализатор към реакционната система. Неговото каталитично действие се осъществява върху повърхността на катализатора. Специфичната повърхност на катализатора има голямо влияние върху скоростта на разграждане на органичната материя. Поради различните видове състав на твърдите катализатори и свойствата на отпадъчните води, ефектът от мокрото каталитично окисление също е различен. При метода на хетерогенно мокро каталитично окисление, тъй като твърдият катализатор не се разтваря и не тече, той е по-лесен за активиране, регенериране и рециклиране, така че перспективите за неговото приложение са много широки.
4. Технология за суперкритично водно окисление
Технологията за суперкритично водно окисляване е подобрение и подобрение на технологията за окисление с мокър въздух. Той е успешно разработен от американската компания MODAR през 1982 г. Принципът му е да използва суперкритична вода като среда за окисляване и разлагане на органични вещества. Той също така използва вода като основна течна фаза и кислород във въздуха като окислител и реагира при висока температура и високо налягане.
Неговото подобряване и подобряване обаче се състои в използването на свойствата на водата в суперкритично състояние. Диелектричната константа на водата се намалява до стойност, близка до тази на органичната материя и газ, така че газът и органичната материя могат да бъдат напълно разтворени във вода, фазовата граница изчезва и се образува хомогенна окислителна система, която елиминира междуфазната маса Съпротивлението на пренос, съществуващо в процеса на мокро окисляване, увеличава скоростта на реакцията и тъй като независимата активност на окислените свободни радикали в хомогенната система е по-висока, степента на окисление също се повишава. Суперкритичната вода е добър разтворител за органични вещества и кислород. Органичната материя се окислява хомогенно в богата на кислород суперкритична вода и скоростта на реакцията е много бърза. При 400-600 степен структурата на органичната материя може да бъде разрушена за няколко секунди и реакцията е пълна и задълбочена, така че органичният въглерод и водородът се превръщат напълно в CO2 и H2O.
Технологията за свръхкритично окисление на водата привлича все повече и повече внимание поради бързата си реакция и пълното окисляване. Как да се намали температурата и налягането на реакцията или да се съкрати времето на престой на реакцията чрез катализатори е изследователска гореща точка в тази област. Понастоящем повечето от често използваните катализатори са катализатори, използвани в процеси на мокро каталитично окисление. Намирането на катализатори с широкоспектърни каталитични свойства за технологията за свръхкритично окисляване на водата е трудност при популяризирането на тази технология.
5. Технология за фотокаталитично окисление
Технологията за фотокаталитично окисление е разработена на базата на технология за фотохимично окисление. Технологията на фотохимично окисляване е реакционен процес, при който органичните замърсители се окисляват и разграждат под действието на видима светлина или ултравиолетова светлина. Част от близката ултравиолетова светлина (290-400nm) в естествената среда се абсорбира лесно от органични замърсители. Когато присъстват активни вещества, възникват силни фотохимични реакции, като по този начин се разграждат органичните вещества. Въпреки това, поради ограниченията на реакционните условия, разграждането при фотохимично окисление често не е достатъчно цялостно и е лесно да се произведат различни ароматни органични междинни продукти, което се превърна в проблем, който фотохимичното окисление трябва да преодолее.
Тъй като Carey et al. за първи път използва TiO2 за фотокаталитично разграждане на бифенил и хлорбифенил през 1976 г., изследователската гореща точка на технологията за фотокаталитично окисление се измести към посоката на фотокаталитично окислително разграждане на органични замърсители, използвайки TiO2 като катализатор.
Благодарение на простата структура на оборудването за фотокаталитично окисление, леките реакционни условия, лесния контрол на работните условия, силната способност за окисление, липсата на вторично замърсяване и високата химическа стабилност, нетоксичността и ниската цена на TiO2, технологията за фотокаталитично окисляване на TiO2 е нова технология за пречистване на вода с широки перспективи за приложение.
6. Метод на ултразвуково окисление
Развитието на сонохимията привлече все повече и повече внимание към нейното приложение при пречистване на вода и отпадъчни води. Източникът на енергия на ултразвуковото окисление е акустичната кавитация. Когато ултразвукови вълни (15 kHz-20 MHz) с достатъчен интензитет преминават през воден разтвор, амплитудата на звуковото налягане надвишава статичното налягане вътре в течността в полуцикъла на отрицателното налягане на звуковата вълна и кавитационното ядро в течността разширява се бързо; в полуцикъла на положителното налягане на звуковата вълна, мехурът се разкъсва поради адиабатно компресиране и продължителността е около 0.1μs. В момента на разкъсване се генерира локална среда с висока температура и високо налягане от около 5000 K и 100 MPa и се генерира силна ударна микроструя със скорост 110 m/s.
Оборудването, използвано за ултразвуково окисляване, е магнитоелектричен или пиезоелектричен ултразвуков преобразувател, който генерира ултразвукови вълни чрез електромагнитна трансдукция. Най-често използваните в лабораторията са ултразвукови инструменти тип радиационна плоча, тип сонда и NAP реактори. Условията на реакцията на ултразвуково окисление са меки, обикновено се извършват при стайна температура, с ниски изисквания към оборудването и е екологична технология за екологично третиране без замърсяване с широки перспективи за приложение.
Baoji JM-TITANIUM-Професионален дизайн и производител на аноди
През годините сме специализирани в изследване и развитие на аноди, производство и производство и нашите продукти се изнасят в много страни по света. Различни серии от аноди могат да бъдат проектирани и произведени в съответствие с действителните параметри на околната среда на различните потребители. Заповядайте да посетите и да преговаряме.
Никол
Компания: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Държава: Китай
Добавяне: Baoti Road, Jintai, Baoji City, Shaanxi, Китай
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Уебсайт: www.jm-titanium.com
