Бързото развитие на желязо-стоманодобивната промишленост е произвело голямо количество трудни за обработка промишлени отпадъчни води, особено коксуващи се, които съдържат голямо количество токсични, вредни и трудно разградими органични вещества с висока концентрация. Той има характеристиките на сложен състав и големи промени в качеството и обема на водата. Пречистването на коксуващи се отпадни води все повече предизвиква притесненията на хората. Обръщам внимание на. Понастоящем пречистването на коксуващи се отпадни води е предимно традиционни биологични методи за пречистване, флокулационни и коагулационни методи и адсорбционни методи. Коксовите отпадъчни води имат лоша биоразградимост и трябва да бъдат разредени в голямо количество преди биохимичното пречистване. Нещо повече, след като биохимичният COD (химическо потребление на кислород) и съдържанието на амонячен азот трудно отговарят на стандарта едновременно, той трябва да бъде допълнително третиран. Някои усъвършенствани технологии за пречистване обаче имат високи разходи за обработка и е трудно напълно да се разграждат някои токсични и вредни вещества и те са склонни към вторично замърсяване. Въз основа на сегашното състояние на пречистването на коксови отпадъчни води е много необходимо да се проучат ефективни и екологично чисти технологии за пречистване.
Усъвършенстваният процес на окисляване (AOPs) използва изключително активните хидроксилни радикали (· OH), генерирани в реакционната система, за да атакува молекулите на органичните замърсители и в крайна сметка окислява органичните замърсители до CO2, H2O и други нетоксични киселини с малка молекула е зелена, екологично чиста приятелска и ефективна технология за пречистване на отпадъчни води. Понастоящем усъвършенстваните окислителни технологии включват предимно химическо окисление, фотохимично окисляване, фотокаталитично окисляване, мокро каталитично окисление и др. Тъй като АОП имат предимствата на силно окисляване и лесен контрол на условията на работа, те привличат все повече внимание през последните години.
▶ Химическо окисляване
Този метод използва химически окислители за превръщане на течни или газообразни неорганични или органични вещества в слабо отровни или нетоксични вещества или превръщането им в лесно разделими форми. Най -често използваните окислители в областта на пречистването на вода са озон, водороден пероксид, калиев перманганат и други подобни. В процеса на пречистване на фенолни отпадни води най -често се прилагат озон и водороден пероксид.
Понастоящем много страни по света са използвали озон за дезинфекция, особено в Европа, озонът се използва за пречистване на водата във водни инсталации. Добавете твърди катализатори към системата за окисляване на озон, като активен въглен с голяма повърхност. Озонът и активният въглен се използват едновременно, за да играят каталитична роля и могат да абсорбират продуктите с малки молекули след окисляване на озона. Двете заедно увеличават OH- в разтвора. Той има синергичен ефект за генериране на повече хидроксилни радикали.
Водородният пероксид е силен окислител. Той има бърза реакция на окисляване в алкален разтвор и няма да донесе примесни йони в реакционния разтвор. Следователно, той се използва добре при третирането на различни органични или неорганични замърсители. Водородният пероксид се използва за отстраняване на ХПК в промишлени отпадни води от дълго време. Въпреки че цената на използването на химическо окисление за пречистване на отпадъчни води е по -висока от обикновените физични и биологични методи, този метод има незаменими ефекти с други методи за пречистване, като токсични. Предварително разграждане на опасни или небиоразградими отпадъчни води, предварително третиране на отпадъчни води с висока концентрация/нисък дебит и др. Ефектът от използването само на водороден пероксид за разграждане на стабилни огнеупорни съединения с висока концентрация не е добър. Тя може да бъде подобрена чрез използване на соли на преходни метали. Най -често срещаният метод е да се използват железни соли за активиране.
▶ Метод на реагента на Fenton'
Реагентът Fenton, който се състои от разтворима желязна сол и водороден пероксид, смесени в определено съотношение, може да окисли много органични молекули и системата не изисква висока температура и високо налягане. Fe2+ в реактива може да инициира и стимулира разграждането на водороден пероксид, като по този начин генерира хидроксилни радикали. Някои токсични и вредни вещества като фенол, хлорофенол, хлоробензен и нитрофенол също могат да бъдат окислени от реагента на Fenton' и подобен на фентон реагент.
Комбинацията от водороден пероксид и озон и комбинацията от водороден пероксид и ултравиолетови лъчи се наричат Фентон-подобна технология и принципът й е по същество същият като този на технологията Фентон.
▶Фотохимично окисляване
Този метод е химическа реакция, провеждана под действието на светлина. Това изисква молекулите да абсорбират електромагнитно излъчване с определена дължина на вълната и се възбуждат, за да произведат молекулно възбудено състояние, а след това химически да преминат в друго стабилно състояние или да се превърнат в междинен продукт, който инициира термична реакция. Ефектът на разлагане на обикновеното ултравиолетово лъчение е слаб. Чрез въвеждане на подходящо количество окислители (като H2O2, O3 и др.) В метода на окисляване с ултравиолетова светлина, ефектът от пречистването на отпадъчните води може да бъде значително оптимизиран и скоростта на разграждане може да бъде ускорена. Има два начина за фоторазграждане на органичните вещества: директно фоторазграждане и непряко фоторазграждане. Първият се отнася до директната реакция на молекули органични вещества с вещества в заобикалящата ги среда след поглъщане на светлинна енергия; последното се отнася до определени вещества, съществуващи в органичната среда Процесът на абсорбиране на светлинна енергия в възбудено състояние и след това предизвикване на реакцията на органични вещества и замърсители. Сред тях по -важно е непрякото разграждане на органични вещества чрез светлина.
Обхватът на дължината на вълната, който може да се използва в метода на фотохимичното окисляване, е 200nm ~ 700nm, тоест диапазонът на ултравиолетова светлина и видима светлина. Фотохимичното окисляване има приложения при контрол на замърсяването на въздуха и пречистване на отпадни води. Тя може да бъде разделена на UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton и други системи според видовете окислители. Независимо от системата, фотохимичните реакции обикновено разграждат органичните вещества чрез генериране на хидроксилни радикали.
Например, в системата UV/O3, озонът в течна фаза ще се разложи, за да произведе хидроксилни радикали под ултравиолетова радиация, а скоростта на ултравиолетова абсорбция достига максимума при 253.7 nm, който може да окислява повечето органични вещества в CO2 и вода и се използва за пречистване на желязо в промишлени отпадни води. Цианат, органични съединения, киселини на азотна основа, алкохоли, пестициди, органични съединения, съдържащи азот, сяра или фосфор, и хлорирани органични вещества и други замърсители.
▶Фотокаталитично окисляване
При този метод фотокатализатор (наричан още фотокатализатор) предизвиква каталитичен ефект при облъчване на източник на светлина с определена дължина на вълната, така че околните водни молекули и кислород се възбуждат, за да образуват изключително активен свободен йон OH- и · O2 групи. Технологията на фотокаталитично окисляване използва катализатори като TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 и Fe3O4.
TiO2 е най -често използваният катализатор. При фотокаталитичната реакция фотокаталитичната активност на TiO2 се влияе главно от кристалната фаза, размера на зърната и специфичната повърхност. Когато се определя кристалната фаза, размерът на кристалното зърно и специфичната повърхност се превръщат във важни фактори при фотокатализата на TiO2. Колкото по -малък е размерът на частиците, толкова по -кратко е времето на дифузия на фотогенерираните електрони и дупки и колкото по -голяма е специфичната повърхност, толкова по -ефективно е да се абсорбира замърсяването във водата. Веществото за подобряване на фотокаталитичните характеристики. Когато размерът на частиците на катализатора достигне нивото на нанометър, той може също да произведе квантов ефект за подобряване на скоростта на абсорбиране на светлината и степента на използване, което е важна посока на настоящите изследвания на катализатора.
Фотокаталитичното окисляване има характеристиките на нетоксичност и прости условия на работа. Ултравиолетовата светлина, симулираната слънчева светлина и слънчевата светлина могат да се използват като източници на светлина, а естествените условия (като въздух) могат да се използват като каталитични промотори. Той има висока активност, добра стабилност и може да стане органичен Замърсителите са напълно разградени и няма вторично замърсяване. През последните години, за да се използва пълноценно естествената светлина за разграждане на различни замърсители, хората са свършили много работа за подобряване на каталитичната активност и разширяване на обхвата на дължината на вълната на възбуждащата светлина, която е известна още като повърхностна модификация на катализаторите. Легирането на TiO2 с преходни метали може да образува нови модифицирани нива на енергия чрез отлагане на благородни метали, като по този начин разширява своя диапазон на фотоотклик. Модификационните лечения, като фотосенсибилизация, могат да подобрят фотокаталитичната ефективност.
Областите на приложение на фотокаталитично окисляване включват главно пречистване на отпадъчни води с багрила, органични отпадъчни води с висока концентрация и отстраняване на трудно разградими микро замърсители в напредналия етап на пречистване на питейна вода. При нормални обстоятелства фотокаталитичното окисляване на TiO2 може да се извърши само в диапазона на дължините на вълните на ултравиолетовата светлина, което ограничава популяризирането и прилагането на фотокаталитичната технология. В допълнение, разработването на реактори за фотокаталитично окисляване все още е незряло и е трудно да се постигне мащабна обработка.
▶Мокро окисляване
Този метод е усъвършенстван метод на окисляване, който използва окислители за окисляване на органични вещества в отпадъчните води във въглероден диоксид и вода при висока температура и високо налягане, като по този начин премахва замърсителите. Методът има характеристиките на широк диапазон на приложение, висока ефективност на третиране, малко вторични замърсявания, бърза скорост на окисляване и възстановима енергия и полезни материали. В Япония и САЩ този тип метод е приложен в инженерството, е авангардна технология и има широки перспективи за развитие. Този метод обаче също има проблем, т.е. обикновено се изисква мокро окисляване да се извършва при условия на висока температура и високо налягане. Междинният продукт често е органична киселина, която изисква високо оборудване, скъпи катализатори и е подходяща само за отточни води с малък поток и висока концентрация ...
Методите на мокро окисляване включват два вида: подкритично окисляване на вода и окримване на свръхкритично окисляване на вода. Технологията на свръхкритично окисляване на водата се отнася до нова и високоефективна технология за третиране на отпадъци, при която водата се окислява за третиране на органични замърсители при свръхкритични условия. При определена температура и налягане почти цялата органична материя може да бъде напълно окислена и разложена за кратко време, което значително съкращава времето за пречистване на отпадъчните води. Уредът за третиране е напълно затворен, което спестява място и няма вторично замърсяване.
В свръхкритична вода разтворимостта на солта се намалява значително, докато разтворимостта на органичните вещества се увеличава значително. Например бензолът, хексанът, N2, О2 и др. Могат да се смесват напълно с вода, причинявайки промени в плътността, вискозитета и коефициента на дифузия. Коефициентът на дифузия намалява с увеличаване на плътността. Тъй като технологията за мокро окисляване използва по -висока температура и налягане, плътността на водата намалява, коефициентът на дифузия става по -голям и скоростта на пренос на маса рязко се увеличава.
Областите на приложение на мокро окисляване включват предимно пречистване на отпадъчни води от пестициди, пречистване на фенолни отпадъчни води, отпечатване и боядисване на отпадни води и пречистване на утайки и др. След като горепосочените отпадъчни води се третират чрез мокро окисляване, токсичността се намалява значително и биоразградимостта също се подобрява. С помощта на биохимично пречистване може да се постигне заустване на отпадъчните води.
Разширената окислителна технология може да минерализира органичните замърсители във въглероден диоксид и вода. Това е екологично чист процес, но високата цена на преработка при разграждане на замърсителите е" пречка" ограничаване на популяризирането му. В усъвършенстваната технология на окисление на Китай' с изключение на някои, като например метода на Фентон и озоновата окислителна технология, които са били приложени при реално пречистване на водата, останалите са предимно в лабораторни изследвания или в етап на малки тестове. Само чрез решаване на недостатъците на високите инвестиции и разходи за пречистване на усъвършенстваната технология на окисляване, сериозната корозия на оборудването и малко количество пречистена вода може да се ускори приложението му в реалната промишленост. Посоката на развитие на усъвършенстваната технология на окисляване може да бъде обобщена, както следва:
Единият е, че някои технологии като технологията за фотокаталитично окисляване и озоновото окисляване могат да подобрят биоразградимостта на отпадъчните води, но е трудно и скъпо да се третират отделно коксуващите се отпадни води. Може да се комбинира с биохимична технология за намаляване на биологичната токсичност на коксуващите се отпадни води и подобряване на биоразградимостта. , И след това използвайте ниско консумационни и високоефективни биохимични методи за лечение.
На второ място, технологии като мокро каталитично окисляване и свръхкритично окисляване на вода имат високи изисквания за оборудване и високи разходи за обработка. Могат да се извършват специални изследвания и разработки за реакторни материали и евтини катализатори. При пречистването на коксуващи се отпадъчни води труднопречистваемите отпадъчни води, като остатъчния амоняк, не трябва да се смесват с други отпадни води, да се увеличава количеството на отпадъчните води и след това да се използват гореспоменатите усъвършенствани окислители за пречистване.
Третият е да се проектира реактор с проста структура, висока ефективност, естествена светлина и дългосрочна стабилна работа, да се подобри ефективността на третиране на технологията за фотохимично окисляване и фотокаталитично окисляване и да се комбинира с коагулация, адсорбция и други технологии.