高級氧化技術染料武漢工業(yè)廢水處理的研究進展
來源：武漢權鼎環(huán)保科技有限公司 閱讀：4729 更新時間：2016-12-08 11:20高級氧化技術染料武漢工業(yè)廢水處理的研究進展
近年來，染料制備工業(yè)和染料的使用得到了飛速發(fā)展。武漢以紡織為貿易出品大市，由于染料武漢工業(yè)廢水處理具有有機物濃度高、可生化性差甚至有生物毒性等特點，使得傳統(tǒng)的生物法對其處理難以達到理想的效果。而由于高級氧化技術可產生具有強氧化性的羥基自由基(HO),能使許多結構穩(wěn)定，甚至很難被微生物分解的有機分子轉化為無毒無害的可生物降解的低分子物質，反應終點產物大部分為二氧化碳、水和無機離子等，并且無剩余污泥和濃縮物產生，因此，近年來該技術成為處理染料武漢工業(yè)廢水處理的研究熱點。
1 濕式氧化法
濕空氣氧化技術（WAO)是由F. J. Zimmerann 在1944年研究提出，并在1958年首次將WAO用于處理造紙黑液廢水，COD去除率達90%以上2,3〕但由于該技術需要較高的反應溫度（125 — 320 °C)、壓 力（0.5 — 20 MPa)，和較長的停留時間，尤其是對于某些難氧化的有機物，反應要求更為苛刻，因此自 20世紀70年代以來，在WAO基礎上發(fā)展起來了一系列新技術41，如使用高效、穩(wěn)定催化劑的催化濕式 氧化技術（CWAO)，以及使用過氧化氫作氧化劑的催化濕式過氧化物氧化技術（CWPO)等。目前催化濕式氧化法的研究熱點主要集中在高效、穩(wěn)定的催化劑的制備上。
盡管催化濕式氧化工藝的處理效果比較理想，但是其操作條件比較苛刻，因此研制新型高效催化劑以降低反應條件，使得反應條件比較溫和成為當前催化濕式氧化工藝的研究熱點。
2 Fenton試劑法
Fenton法是由H. J. H. Fenton提出的，該法以鐵鹽(Fe3+或Fe2+)為催化H2O2存在下產生強氧化性的HO*，能氧化許多有機分子，且系統(tǒng)不需要高溫高壓。結果表明，該法特別適合于處理成分復雜（同時含有親水性 和疏水性染料）的染料武漢工業(yè)廢水處理，同時具有成本低、操作 方便的優(yōu)點，具有很大的推廣價值。隨著人們對 Fenton法研究的深入，近年來又把紫外光(UV)、草 酸鹽等引入Fenton法中，使Fenton法的氧化能力大大增強。結果表明，光助Fenton體系的氧化能力遠大于傳統(tǒng)的Fenton體系。
Fenton法反應條件溫和，設備也較為簡單，適用范圍比較廣。該法的缺點是氧化能力相對較弱，出水中含有大量的鐵離子。近年來，鐵離子的固定化技術引起了廣泛關注，并且成為Fenton氧化法的重要發(fā)展方向。
3 光化學與光催化氧化法
紫外光氧化法具有能量利用率高、脫色效果好等優(yōu)點，且脫色過程不產生污泥，處理后的廢水毒性相對較低， 因此紫外光氧化法成為染料武漢工業(yè)廢水處理脫色研究的熱點之一。向紫外光氧化法中引入適量的氧化劑，廢水的處理效果可以明顯地得到提高。H. Y. Shu 等121以酸性黑1為目標降解物，對UV/H2O2工藝的操作參數(shù)進行了優(yōu)化。結果表明，在適當?shù)臈l件下，-2- 20 mg/L的染料分子可被完全礦化。而在同樣的條 件下，單獨UV輻照和單獨投加H2O2對染料幾乎沒有降解作用。
光催化氧化技術是在光化學氧化技術的基礎上發(fā)展起來的，與光化學法相比，有更強的氧化能力，可使有機污染物降解更徹底。研究發(fā)現(xiàn)，光催化氧化技術是一種能有效提高廢水可生化性的工藝。結果表明，光催化氧化法可有效去除難生物降解污染物，且可使廢水完全脫色。
近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，向納米TiO2中摻雜適量的助劑后，其光催化活性有明顯提高。研究表明，當Au的負載量為0.8 tg/cm2時，光催化反應的速率與未摻雜Au的TiO2薄膜相比提高2倍。
4 電化學法
電解法主要使廢水中的有機物質在陰陽兩極上發(fā)生電極氧化還原反應，生成不溶于水的沉淀物，經過濾或直接氧化還原為無害氣體外排除去，從而達到降低COD的目的。應用電化學方法去除有機污染物主要集中在具有生物毒性的化合物，依靠電化學方法所特有的電催化功能，可以選擇性地使有機物氧化降解到某一特定階段，這是電化學法最具吸引性和挑戰(zhàn)性的方面。電化學方法與其他方法的兼容性較好，較容易與其他方法配合使用，從而達到最佳處理效果。但是用電化學法徹底氧化分解水中有機污染物需要大量電子，能耗較高，設備成本也較高。這也是電化學法單獨使用時需要克服的問題。
5 臭氧氧化法
臭氧具有很強的氧化能力。它對除分散染料以外的所有染料武漢工業(yè)廢水處理都有脫色能力，能夠破壞這些染料的發(fā)色或助色基團，從而達到脫色效果。結果表明，UV的引入并沒有顯著提高染料的降解速率，這可能是因為染料武漢工業(yè)廢水處理的色度太大，吸收了大部分的紫外光。因此，對于高濃度的染料武漢工業(yè)廢水處理，UV的引入并不是經濟有效的方法。
由于臭氧在水中的溶解度較低，如何更有效地把臭氧溶于水中巳成為該技術研究的熱點；并且使用臭氧也會產生其他副產物，其中最受關注的是羰基化合物中的醛類，比如甲醛、乙醛，這些物質具有急性毒性和慢性毒性，并且具有一定的致癌、致畸、致突變性。另外臭氧發(fā)生器的成本相對比較高，因此單獨的臭氧處理并不是一種經濟有效地去除有機物的方法。
6 微波輔助氧化法
微波是指波長為0.001 -4 m，頻率為300-300000MHz的電磁波。微波電磁場能使液體中的極性分子產生高速的旋轉碰撞而產生熱效應，同時改變體系的熱力學函數(shù)，降低反應的活化能和分子的化學鍵強度；同時，許多磁性物質如過渡金屬及其化合物、活性炭等對微波有很強的吸收能力，由于其表面的不均勻性，微波輻射會使其表面產生許多‘熱點”這 些熱點處的能量比其他部位高得多，常作為誘導化學反應的催化劑。此外，微波還有非熱效應的特點， 即在微波場中，劇烈的極性分子震蕩，能使化學鍵斷裂，故可用于污染物的降解。近年來，微波技術在難降解廢水處理領域引起了廣泛關注。
微波催化氧化廢水處理工藝，實際應用的主要問題是運行費用高，如何降低運行費用及回收高溫出水的熱能是今后需要研究的重點課題。
7 超聲氧化法
超聲化學的研究進展表明，超聲也是一種有效的水處理高級氧化技術。超聲波作用下產生的聲空化效應形成的高溫高壓致使空化氣泡內部的氣體分子（水與其他氣體）離解產生自由基，進而引發(fā)超聲化學反應。超聲波凈化法(US法）被認為是一種清潔且具良好前景的方法。一般認為，水中的有機污染物可直接在超聲產生的高溫高壓‘空化泡”中分解，或者被自由基氧化。
8 其他處理方法
在處理難降解染料廢水方面，超臨界水氧化技 術是目前研究較為活躍的新技術之一，它是利用溫度為374 C、壓力為22.1 MPa的超臨界水作為介質來氧化分解有機物。由于超臨界水氣液相界面消失，成為一均相體系，因而超臨界水中的有機物反應速度極快。但是由于該技術對反應條件要求較為苛刻 (高溫、高壓），對設備要求較高，因此還有一些實際的技術問題亟待解決。
低溫等離子體化學法也是目前研究較多的新技術之一。該方法是在特定條件下使氣（汽）體部分電離而產生等離子體。由于其中離子、自由基、中性原子或分子等重離子的溫度接近或略高于室溫，所以稱這種等離子體為低溫等離子體。低溫等離子體具有足夠高能量的活性物種，因而可使反應物分子激發(fā)、電離或斷鍵。
近年來，高能量的電子束及丫射線照射也被用于染料武漢工業(yè)廢水處理中371。這種方法是利用水在高能量脈沖輻照下分解成HO*自由基和H原子，能夠進攻染料分子的發(fā)色基團和芳香環(huán)，從而達到降解染料的目的。
9 結語
高級氧化水處理技術是近20年來新興的水處理技術，由于其在污染物降解中具有高效性、普適性和氧化降解的徹底性等優(yōu)點，巳成為國內外水處理一4 一 研究領域的熱點課題。但就目前來說，單一地使用這類技術徹底去除染色廢水中的COD和色度，成本還是較高，與產業(yè)化應用還有一定距離。高級氧化技術處理染料武漢工業(yè)廢水處理的發(fā)展趨勢應是提高處理效率、降低處理成本。而開發(fā)高級氧化技術與生物技術的組合 工藝具有潛在的應用價值，即利用高級氧化工藝的強氧化性，使印染廢水中難降解有機物氧化為易于降解物質，然后進行生化處理，這樣，既能有效地提高處理效率，又能夠降低其處理成本。
