水质高级氧化处理新技术学习教案.pptx

会计学 1水质(shu zh)高级氧化处理新技术第一页，共40 页。高级氧化技术(jsh)的特点反应过程中产生大量氢氧自由基 OH;1反应速度快2适用范围广，几乎可将所有有机物氧化，不会产生二次污染。3可诱发链反应，形成有机物的自身氧化4可与其它处理技术连用，有利于生物法的进一步降解56操作简单，易于控制和管理6第2 页/共40 页第二页，共40 页。化学氧化法 电化学氧化还原法化学催化氧化法湿式氧化法光化学氧化法和光化学催化氧化法超临界水氧化法高级氧化技术第3 页/共40 页第三页，共40 页。各种 各种(zh zh n n)氧化剂的氧化电极电位 氧化剂的氧化电极电位第4 页/共40 页第四页，共40 页。一 高级氧化(ynghu)技术-化学氧化(ynghu)法 化学氧化法是利用化学氧化剂的强氧化性，将废水中的无机物 化学氧化法是利用化学氧化剂的强氧化性，将废水中的无机物和有机物彻底氧化成无毒的小分子物质 和有机物彻底氧化成无毒的小分子物质(wzh)(wzh)或气体，从而达 或气体，从而达到处理的目的。到处理的目的。化学氧化法可以去除废水中的绝大多数有机污染物和某些无机 化学氧化法可以去除废水中的绝大多数有机污染物和某些无机物。常见的化学氧化剂为 物。常见的化学氧化剂为O3 O3、H2O2 H2O2、ClO2 ClO2、KMnO4 KMnO4 和 和K2FeO4 K2FeO4 等。这些氧化剂通常情况下都是强氧化剂，在 等。这些氧化剂通常情况下都是强氧化剂，在酸性和碱性溶液中可以氧化多种有机污染物。酸性和碱性溶液中可以氧化多种有机污染物。特别是可溶性 特别是可溶性Fe2+Fe2+和 和H2O2 H2O2 按一定的比例混合所组成的 按一定的比例混合所组成的 芬顿（芬顿（Fenton Fenton）试剂，能氧化许多有机物，且操作不需）试剂，能氧化许多有机物，且操作不需 要高温高压，处理效果好，但存在一些难以克服的弱点。要高温高压，处理效果好，但存在一些难以克服的弱点。第5 页/共40 页第五页，共40 页。1.1 1.1 臭氧 臭氧(chuyng)(chuyng)类氧化法 类氧化法O3 O3 长期以来就被认为是一种有效的氧化剂和消毒剂 长期以来就被认为是一种有效的氧化剂和消毒剂,采用 采用(ciyng)(ciyng)臭氧氧化处理有机废水反应的速度快、无二次污染。臭氧氧化处理有机废水反应的速度快、无二次污染。单独使用 单独使用O3 O3 氧化法处理废水存在 氧化法处理废水存在O3 O3 利用率低、氧化能力 利用率低、氧化能力 不足及 不足及O3 O3 含量低等问题。为此 含量低等问题。为此,近年来发展了旨在提高臭 近年来发展了旨在提高臭 氧氧化效率的相关组合技术 氧氧化效率的相关组合技术,其中 其中UV/O3,O3/H2O2,UV/O3,O3/H2O2,UV/O3/H2O2,UV/O3/H2O2,草酸 草酸/Mn2+/O3/Mn2+/O3 等组合方式均被证明很有效 等组合方式均被证明很有效,不仅可提高氧化速率和效率 不仅可提高氧化速率和效率,而且能够氧化在 而且能够氧化在O3 O3 单独作用 单独作用 时难以氧化降解的有机物。时难以氧化降解的有机物。第6 页/共40 页第六页，共40 页。O3 O3在水中的两种类型 在水中的两种类型(lixng)(lixng)第7 页/共40 页第七页，共40 页。1.2 Fenton 1.2 Fenton类氧化 类氧化(ynghu)(ynghu)法 法 在化学氧化法中 在化学氧化法中,Fenton,Fenton 法在处理一些难降解 法在处理一些难降解(jin(jin ji)ji)有 有机物 机物(如苯酚类、苯胺类 如苯酚类、苯胺类)方面显示出一定的优越性。方面显示出一定的优越性。Fenton Fenton 法以铁盐 法以铁盐(Fe2+(Fe2+、Fe3+Fe3+均可 均可)为催化剂 为催化剂,在 在H2O2 H2O2 存在 存在下对有机物进行氧化降解 下对有机物进行氧化降解(jin(jin ji)ji)。随着人们对。随着人们对Fenton Fenton 法 法研究的不断深入 研究的不断深入,近年来又把紫外光 近年来又把紫外光(UV)(UV)、可见光、草酸、可见光、草酸盐等引入 盐等引入Fenton Fenton 法 法,不仅使 不仅使Fenton Fenton 法的氧化能力大为增强 法的氧化能力大为增强,而且减少了 而且减少了H2O2 H2O2 的用量 的用量,降低了处理成本。由于上述改进 降低了处理成本。由于上述改进技术的基本原理与 技术的基本原理与Fenton Fenton 反应类似 反应类似,在处理有机污染物的 在处理有机污染物的过程中起主要氧化作用的均是 过程中起主要氧化作用的均是OH,OH,故被称为 故被称为Fenton Fenton 类反 类反应。应。第8 页/共40 页第八页，共40 页。目前，化学氧化法所需的费用还较高，仅用于饮用水处理、特种工业用 目前，化学氧化法所需的费用还较高，仅用于饮用水处理、特种工业用水处理、有毒有害高浓度有机废水的处理以及 水处理、有毒有害高浓度有机废水的处理以及 以回用为目的的废水深度处理等。以回用为目的的废水深度处理等。化学通常碳水化合物氧化的最终产物是 化学通常碳水化合物氧化的最终产物是CO2 CO2 和 和H2O H2O，含，含 氮有机物的氧化产物主要是 氮有机物的氧化产物主要是NO2 NO2 及 及NO3 NO3 类产物，含硫 类产物，含硫 有机物主要是 有机物主要是SO42-SO42-类产物，含磷有机物主要是 类产物，含磷有机物主要是PO43+PO43+类 类 产物。各类有机污染物被氧化的难易程度不等。产物。各类有机污染物被氧化的难易程度不等。实验 实验(shyn)(shyn)表明，酚类、醛类、酮类、有机胺及芳胺类、硫醇和 表明，酚类、醛类、酮类、有机胺及芳胺类、硫醇和 硫醚等易于氧化；醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃类、硝基取代 硫醚等易于氧化；醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃类、硝基取代的芳烃类、不饱和烃类、碳水化合物等在一定条 的芳烃类、不饱和烃类、碳水化合物等在一定条 件下可以氧化；而烷烃、卤代烷烃、合成高分子聚合物等 件下可以氧化；而烷烃、卤代烷烃、合成高分子聚合物等 难以氧化。难以氧化。第9 页/共40 页第九页，共40 页。1964 1964 年加拿大学者 年加拿大学者Eisenhauer Eisenhauer 首次使用 首次使用Fenton Fenton 试剂处理了 试剂处理了苯酚废水和烷基苯废水获得成功。苯酚废水和烷基苯废水获得成功。1968 1968 年，年，Bishop Bishop 研究了 研究了Fenton Fenton 试剂氧化去除城市污水中难降解有机物，结果证明大部 试剂氧化去除城市污水中难降解有机物，结果证明大部分有机物可完全被矿化。分有机物可完全被矿化。1980 1980 年美国 年美国Catherine Catherine 报道了采用 报道了采用H2O2+UV H2O2+UV 可成功地处理 可成功地处理TNT TNT 废水。废水。Murugan Murugan 也用该方法处理 也用该方法处理自来水中的有机物，取得了良好的效果。自来水中的有机物，取得了良好的效果。Barbeni Barbeni 等采用 等采用Fenton Fenton 试剂氧化水溶液中的二氯酚和三氯酚，去除效果显著。试剂氧化水溶液中的二氯酚和三氯酚，去除效果显著。日本学者报道了采用 日本学者报道了采用H2O2+Fe2+H2O2+Fe2+曝气系统对甘露醇废水进行 曝气系统对甘露醇废水进行(jnxng)(jnxng)预处理，然后接活性污泥可除去废水中 预处理，然后接活性污泥可除去废水中99%99%以上的 以上的COD COD。含有苯、甲苯、二甲苯和甲基叔丁基醚污染物的地下水。含有苯、甲苯、二甲苯和甲基叔丁基醚污染物的地下水采用 采用UV+H2O2+O3 UV+H2O2+O3 的结合处理，在 的结合处理，在30min 30min 内除去了 内除去了80%80%以 以上的 上的COD COD。第10 页/共40 页第十页，共40 页。二 高级氧化(ynghu)技术-化学催化氧化(ynghu)法n n 化学催化氧化法是在传统的湿式氧化处理工艺中，加入适宜(shy)的催化剂以降低反应所需的温度与压力，提高氧化分解能力，缩短反应时间，防止设备腐蚀和降低成本。第11 页/共40 页第十一页，共40 页。n n 化学催化氧化法主要应用于石油炼制和化学工业废水的处理，化学催化氧化法主要应用于石油炼制和化学工业废水的处理，它对于气态污染物、液态污染物、固态污染物的处理都有成 它对于气态污染物、液态污染物、固态污染物的处理都有成功的实例。在气态污染物的治理中，功的实例。在气态污染物的治理中，SO2 SO2 和 和NOx NOx 的催化转化 的催化转化及有机废水的治理都用过这种方法。采用催化氧化处理 及有机废水的治理都用过这种方法。采用催化氧化处理SO2 SO2，是基于，是基于SO2 SO2 可催化氧化成 可催化氧化成SO3 SO3，气相催化氧化法一般是用，气相催化氧化法一般是用V2O5 V2O5 作催化剂，将 作催化剂，将SO2 SO2 氧化成 氧化成SO3 SO3 而制得 而制得H2SO4 H2SO4。催化还。催化还原法净化 原法净化NOx NOx 气体是利用不同的还原剂，在一定 气体是利用不同的还原剂，在一定(ydng)(ydng)温 温度和催化剂的作用下将 度和催化剂的作用下将NOx NOx 还原为 还原为N2 N2 和 和H2O H2O。n n 第12 页/共40 页第十二页，共40 页。催化湿式氧化法在日本等国已获得工业化规模的应用，每年都有大量的催化剂专利出现。日本大阪瓦斯公司采用 非均相湿式催化氧化技术处理焦化废水获得成功。该处理 中试装置规模为6 t/d，催化剂以TiO2 或ZrO2 为载体，在其 上附载百分之几的一种或多种过渡金属及稀土元素制得催 化剂。该装置连续运行(ynxng)459 d 的结果表明，催化剂无失活现象。第13 页/共40 页第十三页，共40 页。n n 日本触媒化学工业株式会社采用非均相催化湿式氧化技术处理化工 日本触媒化学工业株式会社采用非均相催化湿式氧化技术处理化工废水也取得了成功。对 废水也取得了成功。对COD40g/L COD40g/L，TN2.5g/L TN2.5g/L，SS10g/L SS10g/L 的废水，的废水，在 在240 240，压力为，压力为50kg/cm2 50kg/cm2，水流速为，水流速为1L/h 1L/h 的条件下，的条件下，COD COD、TN TN和氨氮的去除率分别为 和氨氮的去除率分别为99.9%99.9%、99.2%99.2%和 和99.8%99.8%。最近在欧洲也掀。最近在欧洲也掀起了催化湿式氧化的研究高潮。研究和开发 起了催化湿式氧化的研究高潮。研究和开发(kif)(kif)新型高效催化 新型高效催化剂对于推广催化湿式氧化在各种有毒有害废水废气处理的应用，具 剂对于推广催化湿式氧化在各种有毒有害废水废气处理的应用，具有较高的实用价值。有较高的实用价值。第14 页/共40 页第十四页，共40 页。n n 湿式氧化技术是从 湿式氧化技术是从20 20 世纪 世纪50 50 年代发展起来的一种处理有毒 年代发展起来的一种处理有毒有害、高浓度有机废水的有效水处理方法。它是在高温高压 有害、高浓度有机废水的有效水处理方法。它是在高温高压的条件下，以空气中的 的条件下，以空气中的O2 O2 为氧化剂，在液相中将 为氧化剂，在液相中将(zhngjing)(zhngjing)有机污染物氧化为 有机污染物氧化为CO2 CO2 和 和H2O H2O 等无机小分子或 等无机小分子或有机小分子的化学过程。有机小分子的化学过程。n n 湿式氧化技术的特点是应用范围广，几乎可以无选择地有效 湿式氧化技术的特点是应用范围广，几乎可以无选择地有效氧化各类高浓度有机废水，处理效果好，在合适的温度和压 氧化各类高浓度有机废水，处理效果好，在合适的温度和压力条件下，力条件下，COD COD 处理率可达 处理率可达90%90%以上；同时，它对有机污 以上；同时，它对有机污染物的氧化速率快，一般只需 染物的氧化速率快，一般只需30 30 60min 60min，二次污染少，能，二次污染少，能耗较低。到目前为止，世界上已有大约 耗较低。到目前为止，世界上已有大约240 240 套湿式氧化装置 套湿式氧化装置用于石化废碱液、稀烃生产洗涤液、丙烯腈生产废水等有毒 用于石化废碱液、稀烃生产洗涤液、丙烯腈生产废水等有毒有害工业废水的处理。有害工业废水的处理。三 高级(goj)氧化技术-湿式氧化法第15 页/共40 页第十五页，共40 页。3.1 3.1 湿式空气氧化法 湿式空气氧化法n n 湿式空气氧化法 湿式空气氧化法(WetAirOxidation,(WetAirOxidation,简称 简称WAO)WAO)又称湿式燃烧。该法 又称湿式燃烧。该法是 是20 20 世纪 世纪50 50 年代发展起来的一种适用于处理高浓度、有毒、有害、年代发展起来的一种适用于处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术。该法基本原理是在高温温 生物难降解废水的高级氧化技术。该法基本原理是在高温温(125320(125320)、高压、高压n n(0.520MPa)(0.520MPa)条件下通入空气 条件下通入空气,利用氧化剂将废水中的 利用氧化剂将废水中的n n 有机物氧化成二氧化碳和水等无机物或小分子有机物的化 有机物氧化成二氧化碳和水等无机物或小分子有机物的化n n 学过程 学过程,从而达到去除污染物的目的。与传统的生物处理 从而达到去除污染物的目的。与传统的生物处理n n 方法相比 方法相比,WAO,WAO 具有高效、节能和无二次污染等优点。具有高效、节能和无二次污染等优点。n n WAO WAO 反应 反应(fnyng)(fnyng)比较复杂 比较复杂,主要包括传质和化学反应 主要包括传质和化学反应(fnyng)2(fnyng)2个过程。个过程。n n 目前的研究结果普遍认为 目前的研究结果普遍认为WAO WAO 反应 反应(fnyng)(fnyng)属于自由基反应 属于自由基反应(fnyng),(fnyng),通常 通常n n 可分为链的引发、链的发展或传递、链的终止 可分为链的引发、链的发展或传递、链的终止3 3 个阶段。个阶段。第16 页/共40 页第十六页，共40 页。3.2 3.2 湿式空气催化 湿式空气催化(cu hu)(cu hu)氧化法 氧化法n n 由于 由于WAO WAO 在高温、高压条件下进行 在高温、高压条件下进行,要求反应器耐高温、高压和耐 要求反应器耐高温、高压和耐腐蚀 腐蚀,故设备费用大 故设备费用大,而且对某些有机物 而且对某些有机物(如多氯联苯、小分子羧酸 如多氯联苯、小分子羧酸等 等)的降解效果不理想 的降解效果不理想,难以完全氧化 难以完全氧化,有时还会产生有毒性 有时还会产生有毒性(d(dxn)xn)的中间产物 的中间产物,因此 因此20 20 世纪 世纪70 70 年代以后湿式空气催化氧化技术 年代以后湿式空气催化氧化技术(CatalyticWetAirOxidation,(CatalyticWetAirOxidation,简称 简称CWAO)CWAO)很快在美国、日本、欧 很快在美国、日本、欧共体各国得到深入的研究。共体各国得到深入的研究。第17 页/共40 页第十七页，共40 页。n n 湿式空气催化氧化法的关键问题是高活性易回收的催化 湿式空气催化氧化法的关键问题是高活性易回收的催化剂。剂。CWAO CWAO 的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧 的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物 化物3 3 类。按催化剂在体系中的存在形式 类。按催化剂在体系中的存在形式,又可将湿式空 又可将湿式空气催化氧化法分为均相湿式催化氧化法和非均相湿式催 气催化氧化法分为均相湿式催化氧化法和非均相湿式催化氧化法。均相湿式催化氧化法中催化剂是以离子形式 化氧化法。均相湿式催化氧化法中催化剂是以离子形式存在 存在,较难从废水中回收和再利用 较难从废水中回收和再利用,且易造成二次污染。且易造成二次污染。在多相湿式催化氧化法中 在多相湿式催化氧化法中,由于固体催化剂不溶解 由于固体催化剂不溶解,不流 不流失 失,活化再生 活化再生(zishng)(zishng)及回收都较容易 及回收都较容易,应用前景十分 应用前景十分广阔。广阔。第18 页/共40 页第十八页，共40 页。n n 湿式氧化技术在实际应用上还存在一定的局限性，它需要在高 湿式氧化技术在实际应用上还存在一定的局限性，它需要在高温高压的条件下进行，故要求反应器材耐高温高压、耐腐蚀，温高压的条件下进行，故要求反应器材耐高温高压、耐腐蚀，因此设备费用大，投资大。湿式氧化技术适用于处理高浓度小 因此设备费用大，投资大。湿式氧化技术适用于处理高浓度小流量的工业废水，对低浓度大流量的生活污水则不经济。流量的工业废水，对低浓度大流量的生活污水则不经济。n n 自 自20 20 世纪 世纪70 70 年代以来，世界上发达国家十分重视开发新的技术，年代以来，世界上发达国家十分重视开发新的技术，出现了在湿式氧化技术基础上发展起来的一系列新技术，例如 出现了在湿式氧化技术基础上发展起来的一系列新技术，例如使用高效、稳定 使用高效、稳定(wndng)(wndng)的催化剂的湿式催化氧化技术、加入 的催化剂的湿式催化氧化技术、加入强氧化剂（如 强氧化剂（如H2O2 H2O2 和 和O3 O3 等）的湿式氧化技术和利用超临界水 等）的湿式氧化技术和利用超临界水的良好特性来加速反应进程的超临界水湿式氧化技术，它们极 的良好特性来加速反应进程的超临界水湿式氧化技术，它们极大地改善了湿式氧化的工作条件和降解效率，使湿式氧化技术 大地改善了湿式氧化的工作条件和降解效率，使湿式氧化技术更具实用性和经济性。更具实用性和经济性。第19 页/共40 页第十九页，共40 页。n n 湿式氧化技术和湿式催化氧化工艺在处理活性污泥、酿酒蒸发废 湿式氧化技术和湿式催化氧化工艺在处理活性污泥、酿酒蒸发废水、造纸黑色废水、含氰及腈废水、活性炭再生利用、煤氧化脱 水、造纸黑色废水、含氰及腈废水、活性炭再生利用、煤氧化脱硫工艺、农药等工业废水等方面都有重要的用途。例如对农药废 硫工艺、农药等工业废水等方面都有重要的用途。例如对农药废水的处理就是一个比较理想的处理工艺。在农药生产过程中排放 水的处理就是一个比较理想的处理工艺。在农药生产过程中排放(pi fn(pi fn)出大量浓度高、毒性大、成分复杂的废水，常用的生物 出大量浓度高、毒性大、成分复杂的废水，常用的生物法处理效果不理想，且需要大量的水稀释才能进行处理。人们对 法处理效果不理想，且需要大量的水稀释才能进行处理。人们对湿式氧化技术处理农药废水进行了大量的研究，发现湿式氧化技 湿式氧化技术处理农药废水进行了大量的研究，发现湿式氧化技术是一种十分有效的处理方法。术是一种十分有效的处理方法。第20 页/共40 页第二十页，共40 页。四 高级(goj)氧化技术-超临界水氧化法n n 超临界水氧化法的主要原理是利用超临界水作为介质来氧化 超临界水氧化法的主要原理是利用超临界水作为介质来氧化分解有机物。有机污染物在超临界水中进行的氧化过程，速 分解有机物。有机污染物在超临界水中进行的氧化过程，速度很快且比较完全彻底。有机碳转化成 度很快且比较完全彻底。有机碳转化成CO2 CO2，氢转化成，氢转化成H2O H2O，卤素原子转化为卤离子，硫和磷分别转化为，卤素原子转化为卤离子，硫和磷分别转化为SO42-SO42-和 和PO43-PO43-，氮转化为，氮转化为N2 N2 或 或NO3 NO3 和 和NO2 NO2。同时，超临界水。同时，超临界水的氧化过程中释放出大量的热，反应一旦开始，可以自己维 的氧化过程中释放出大量的热，反应一旦开始，可以自己维持，无需外界能量的提供。持，无需外界能量的提供。n n 为了加快反应速率、减少反应时间，降低反应温度，优化反 为了加快反应速率、减少反应时间，降低反应温度，优化反应程序，使超临界水氧化法能充分发挥出自身的优势，许多 应程序，使超临界水氧化法能充分发挥出自身的优势，许多学者将催化剂引入超临界水氧化技术，开发了超临界湿式氧 学者将催化剂引入超临界水氧化技术，开发了超临界湿式氧化技术，它已成为一个重要 化技术，它已成为一个重要(zhngyo)(zhngyo)的研究方向。的研究方向。第21 页/共40 页第二十一页，共40 页。n n 目前，已对许多污染物，包括硝基苯、尿素、氰化物、酚类、目前，已对许多污染物，包括硝基苯、尿素、氰化物、酚类、乙酸和氨等进行了超临界水的氧化实验，实验结果表明效果很 乙酸和氨等进行了超临界水的氧化实验，实验结果表明效果很好。美国 好。美国Shanablen Shanablen 等对废水处理厂排出的污泥进行了超临界 等对废水处理厂排出的污泥进行了超临界水氧化实验，结果表明在 水氧化实验，结果表明在5min 5min 的停留时间内有 的停留时间内有99%99%以上的 以上的COD COD被去除 被去除(qch)(qch)，其产物是清洁、无色无味的，其产物是清洁、无色无味的CO2 CO2 和 和H2O H2O 等小 等小分子无机物。分子无机物。第22 页/共40 页第二十二页，共40 页。n n 日本的村上等研究出一种水热生物处理污泥，日本的村上等研究出一种水热生物处理污泥，即用间歇式反应器，在 即用间歇式反应器，在320 320、12.1MPa 12.1MPa 的亚临 的亚临界水氧化 界水氧化(ynghu)(ynghu)条件下处理剩余活性污泥。将 条件下处理剩余活性污泥。将难分解物转化为易分解物后的污泥返回曝气槽进 难分解物转化为易分解物后的污泥返回曝气槽进行生物降解，水热反应时的污泥可溶化率达 行生物降解，水热反应时的污泥可溶化率达98%98%。日本九州大学还研究了在亚临界条件下从污泥中 日本九州大学还研究了在亚临界条件下从污泥中回收石油化工产品的方法。回收石油化工产品的方法。第23 页/共40 页第二十三页，共40 页。五 高级氧化技术(jsh)-光化学氧化和光化学催化氧化法n n 20 20 世纪 世纪80 80 年代初，开始研究光化学反应应用于环境保护，其中 年代初，开始研究光化学反应应用于环境保护，其中光化学降解有机和无机污染物的研究工作尤其受到重视。光降 光化学降解有机和无机污染物的研究工作尤其受到重视。光降解反应通常是指有机物在光作用下，逐步氧化成小分子中间产 解反应通常是指有机物在光作用下，逐步氧化成小分子中间产物，最终形成 物，最终形成(xngchng)CO2(xngchng)CO2、H2O H2O 及其他离子如 及其他离子如NO3 NO3、PO43 PO43、卤素等。、卤素等。第24 页/共40 页第二十四页，共40 页。n n 利用光化学反应治理污染，包括无催化剂和有催化剂参与的光 利用光化学反应治理污染，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程。其他形式的光催化反应还包括异构化、取代、化学氧化过程。其他形式的光催化反应还包括异构化、取代、缩合、聚合等，但目前研究和应用较多的是氧化还原反应。近 缩合、聚合等，但目前研究和应用较多的是氧化还原反应。近十年来，围绕 十年来，围绕(wiro)(wiro)如何提高光催化剂活性的研究工作已广 如何提高光催化剂活性的研究工作已广泛展开，主要集中于纳米光催化剂的研制、光催化剂固定化技 泛展开，主要集中于纳米光催化剂的研制、光催化剂固定化技术的研究、复合光催化材料的研制以及高效光催化反应器的研 术的研究、复合光催化材料的研制以及高效光催化反应器的研究等。究等。第25 页/共40 页第二十五页，共40 页。n n 光催化氧化降解水中有机污染物具有能耗低、操作简便、光催化氧化降解水中有机污染物具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出优点，同时 反应条件温和、可减少二次污染等突出优点，同时(tngsh)(tngsh)它对于高浓度的有机工业废水具有很强的净化 它对于高浓度的有机工业废水具有很强的净化能力，另外它的重要意义还在于它可以充分利用太阳能，能力，另外它的重要意义还在于它可以充分利用太阳能，对于节约能源、保护环境、维持生态平衡、实现可持续 对于节约能源、保护环境、维持生态平衡、实现可持续发展具有重大意义。发展具有重大意义。n n 在染料废水、表面活性剂、农药废水、含油废水、氰化 在染料废水、表面活性剂、农药废水、含油废水、氰化物制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中，物制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中，都能有效地进行光催化反应使其转化为无机小分子，达 都能有效地进行光催化反应使其转化为无机小分子，达到完全无机化的目的。同样，光催化反应对许多无机物，到完全无机化的目的。同样，光催化反应对许多无机物，如 如n n CN CN、Au(CN)4 Au(CN)4、I I、SCN SCN、Cr2O72 Cr2O72、Hg(CH3)2 Hg(CH3)2、Hg2+Hg2+等的去除也有广泛的应用前景。等的去除也有广泛的应用前景。第26 页/共40 页第二十六页，共40 页。n n 许多国外学者开展 许多国外学者开展(kizhn)(kizhn)了使用光助 了使用光助Fenton Fenton 试剂降解 试剂降解典型有机污染物的研究，如 典型有机污染物的研究，如4-CP 4-CP、硝基酚、苯酚和苯甲、硝基酚、苯酚和苯甲醚、甲基对硫磷，也有开展 醚、甲基对硫磷，也有开展(kizhn)(kizhn)于对垃圾渗滤液的 于对垃圾渗滤液的降解处理研究等。国内学者王怡中等利用悬浮式反应器 降解处理研究等。国内学者王怡中等利用悬浮式反应器研究了活性艳红、活性黄、阳离子桃红等 研究了活性艳红、活性黄、阳离子桃红等8 8 种染料废水的 种染料废水的光降解实验。结果表明：在 光降解实验。结果表明：在TiO2 TiO2 投量为 投量为1g/L 1g/L，光照，光照4h 4h后，各种染料废水的降解率均达到 后，各种染料废水的降解率均达到90%90%以上。以上。第27 页/共40 页第二十七页，共40 页。n n 针对悬浮式光催化反应器的缺点，近年来，固定式光催 针对悬浮式光催化反应器的缺点，近年来，固定式光催化反应器得到了迅速发展 化反应器得到了迅速发展(fzhn)(fzhn)。将。将TiO2 TiO2 颗粒固定于 颗粒固定于载体或制成薄膜处理废水，不需要额外设备就可使 载体或制成薄膜处理废水，不需要额外设备就可使TiO2 TiO2重复使用。陈士夫等利用固定式光催化反应器对有机磷 重复使用。陈士夫等利用固定式光催化反应器对有机磷农药废 农药废TiO2 TiO2 光催化降解的研究指出，该法能将有机磷完 光催化降解的研究指出，该法能将有机磷完全降解为 全降解为PO43 PO43，COD COD 去除率可达 去除率可达90%90%左右。李丽洁等 左右。李丽洁等采用固定薄膜式反应器处理质量浓度为 采用固定薄膜式反应器处理质量浓度为10mg/L 10mg/L 的 的2 2，4-4-二硝基苯酚废水，光照 二硝基苯酚废水，光照2.5h 2.5h 后，去除率可达 后，去除率可达98%98%以上。以上。第28 页/共40 页第二十八页，共40 页。n n 研究表明，研究表明，TiO2 TiO2 中加入 中加入WO3 WO3 后，催化剂表面酸性部位 后，催化剂表面酸性部位增加，可长时间保持较高的催化活性，催化效率达到 增加，可长时间保持较高的催化活性，催化效率达到99.6%99.6%。Berry Berry 等报道用环氧树脂将 等报道用环氧树脂将TiO2 TiO2 粉末粘附于木 粉末粘附于木屑上制备了漂浮型 屑上制备了漂浮型TiO2 TiO2 薄膜光催化剂，是一种能降解水 薄膜光催化剂，是一种能降解水体表面漂浮油类及有机污染物的高效光催化剂。体表面漂浮油类及有机污染物的高效光催化剂。Heller Heller等用直径 等用直径(zhjng)(zhjng)为 为100m 100m 中空玻璃球担载 中空玻璃球担载TiO2 TiO2，制成，制成能漂浮于水面上的 能漂浮于水面上的TiO2 TiO2 光催化剂，用于降解水面石油污 光催化剂，用于降解水面石油污染，并进行了中等规模的室外应用实验，取得了较好的 染，并进行了中等规模的室外应用实验，取得了较好的效果。效果。第29 页/共40 页第二十九页，共40 页。n n 除有机物外，许多无机物在 除有机物外，许多无机物在TiO2 TiO2 表面也具有光化学活性，例如 表面也具有光化学活性，例如对 对Cr2O72 Cr2O72 离子的处理，早在 离子的处理，早在1977 1977 年就有报道。年就有报道。Miyaka Miyaka 等进 等进行了用悬浮 行了用悬浮TiO2 TiO2 粉末，经光照将 粉末，经光照将Cr2O72 Cr2O72 还原为 还原为Cr3+Cr3+的工作。的工作。Yoneyama Yoneyama 等利用多种光催化剂对 等利用多种光催化剂对Cr2O72 Cr2O72 光催化还原反应进 光催化还原反应进行了广泛研究。戴遐明等研究了不同反应条件下 行了广泛研究。戴遐明等研究了不同反应条件下ZnO-TiO2 ZnO-TiO2 超细 超细粉末对水溶液中 粉末对水溶液中Cr Cr（）还原作用的影响，并探讨了此法在工）还原作用的影响，并探讨了此法在工艺上的可行性。艺上的可行性。Frank Frank 等研究了以 等研究了以TiO2 TiO2 等为光催化剂将 等为光催化剂将CN CN 氧 氧化为 化为OCN OCN，再进一步反应生成，再进一步反应生成(shnchn)CO2(shnchn)CO2、N2 N2 和 和NO3 NO3 的过程。的过程。第30 页/共40 页第三十页，共40 页。六 高级氧化(ynghu)技术-电化学氧化(ynghu)法n n 电化学氧化法是使污染物在电极上发生直接的电化学 电化学氧化法是使污染物在电极上发生直接的电化学反应 反应(f(f nyng)nyng)，或者利用电极表面产生的强氧化性活，或者利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原反应 性物种使污染物发生氧化还原反应(f(f nyng)nyng)，生成无，生成无害物的过程。前者叫直接电化学反应 害物的过程。前者叫直接电化学反应(f(f nyng)nyng)，后者，后者叫间接电化学反应 叫间接电化学反应(f(f nyng)nyng)。第31 页/共40 页第三十一页，共40 页。n n 直接电化学反应通过阳极氧化可使有机污染物和部分 直接电化学反应通过阳极氧化可使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质，阴极还原则 无机污染物转化为无害物质，阴极还原则(yunz)(yunz)可 可从水中去除重金属离子。这两个过程同时伴生放出 从水中去除重金属离子。这两个过程同时伴生放出H2 H2与 与O2 O2，使电流效率降低，但通过电极材料的选择和，使电流效率降低，但通过电极材料的选择和电位控制可加以防止。间接电化学反应可利用电化学 电位控制可加以防止。间接电化学反应可利用电化学反应产生的氧化还原剂使污染物转化为无害物，这时 反应产生的氧化还原剂使污染物转化为无害物，这时产生的氧化还原剂是污染物与电极交换电子的中介体。产生的氧化还原剂是污染物与电极交换电子的中介体。这种中介体可以是催化剂，也可以是电化学产生的短 这种中介体可以是催化剂，也可以是电化学产生的短寿命中间体。此外，近年来也有人利用 寿命中间体。此外，近年来也有人利用O2 O2 在阴极还 在阴极还原为 原为H2O2 H2O2，而后生成（，而后生成（OH OH），进而氧化有机物的新），进而氧化有机物的新方法出现，可用于处理苯酚、苯胺、醛类及氰化物。方法出现，可用于处理苯酚、苯胺、醛类及氰化物。第32 页/共40 页第三十二页，共40 页。n n 自 自20 20 世纪 世纪80 80 年代以来，电化学氧化技术因具有其他方法难以比 年代以来，电化学氧化技术因具有其他方法难以比拟的优越性而引起了广大环保工作者的极大兴趣。酚类物质 拟的优越性而引起了广大环保工作者的极大兴趣。酚类物质(wzh)(wzh)用电化学氧化法来处理，可以达到满意的结果。研究表 用电化学氧化法来处理，可以达到满意的结果。研究表明，苯酚在 明，苯酚在SnO2-Sb2O3/Ti SnO2-Sb2O3/Ti 电极上的降解中间产物主要是苯醌、电极上的降解中间产物主要是苯醌、氢醌、邻苯二酚、马来酸、富马酸、草酸等，而在 氢醌、邻苯二酚、马来酸、富马酸、草酸等，而在Pt/Ti Pt/Ti 电极上 电极上的降解中间产物则含有更多的芳香类化合物。碳粉或活性炭颗 的降解中间产物则含有更多的芳香类化合物。碳粉或活性炭颗粒也可与催化剂混合以提高处理酚类化合物的效率，这些催化 粒也可与催化剂混合以提高处理酚类化合物的效率，这些催化剂主要是 剂主要是 A A、A A、B B 以及 以及 B B 族的金属化合物，如 族的金属化合物，如MnO2 MnO2、Cr2O3 Cr2O3、Bi2O3 Bi2O3 以及 以及PbO2 PbO2 等。等。第33 页/共40 页第三十三页，共40 页。n n 芳香胺类化合物是一种毒性较大的有机污染物，长期接触此 芳香胺类化合物是一种毒性较大的有机污染物，长期接触此类物质可导致贫血、厌食、体虚等症状。研究表明，在酸性 类物质可导致贫血、厌食、体虚等症状。研究表明，在酸性介质和 介质和PbO2 PbO2 固定床电极反应器中，经过 固定床电极反应器中，经过5h 5h 的降解，苯胺的 的降解，苯胺的去除率可达 去除率可达97%97%以上；在碱性介质中，苯胺和 以上；在碱性介质中，苯胺和4-4-氯苯胺在 氯苯胺在Pb Pb箔上的阳极氧化呈现出一级反应特征，在 箔上的阳极氧化呈现出一级反应特征，在3h 3h 内，这类物质的 内，这类物质的去除率为 去除率为99%99%，而且所有，而且所有(suyu)(suyu)的中间产物也可被彻底氧 的中间产物也可被彻底氧化。含有卤代物和硝基化合物的废水通过电化学氧化处理，化。含有卤代物和硝基化合物的废水通过电化学氧化处理，采用 采用Ti Ti、PbO2 PbO2 或碳纤维阳极，其去除率可达 或碳纤维阳极，其去除率可达95%95%以上。其 以上。其他有机污染物如甲醛、三氯乙烷、苯、醇类、环已烷、百里 他有机污染物如甲醛、三氯乙烷、苯、醇类、环已烷、百里酚蓝、肉类提取物、脂肪酸盐等都可进行电化学氧化去除，酚蓝、肉类提取物、脂肪酸盐等都可进行电化学氧化去除，而且效果都比较好。而且效果都比较好。第34 页/共40 页第三十四页，共40 页。七 超声水处理(chl)技术n n 利用超声波降解水中的难降解有机污染物，也是一项新 利用超声波降解水中的难降解有机污染物，也是一项新的 的n n 技术。超声波具有空化效应。所谓空化是指液体中的微 技术。超声波具有空化效应。所谓空化是指液体中的微小 小n n 气核被超声波激活，微小气泡不断生成或崩溃在极小空 气核被超声波激活，微小气泡不断生成或崩溃在极小空间 间n n 范围内造成足以打开结合力强的化学键的高温高压条件，范围内造成足以打开结合力强的化学键的高温高压条件，n n 同时使水分子产生 同时使水分子产生OH)OH)而有效地降解难降解有机物。而有效地降解难降解有机物。调 调n n 节超声波的频率和声强及处理时间。一般能获得针对某 节超声波的频率和声强及处理时间。一般能获得针对某一 一n n 主要有机物的最佳降解效果。主要有机物的最佳降解效果。n n 现有超声波水处理技术