A vas- és acélipar gyors fejlődése nagy mennyiségű, nehezen kezelhető ipari szennyvizet, különösen kokszoló szennyvizet eredményezett, amely nagy mennyiségű mérgező, káros és nehezen lebomló, nagy koncentrációjú szerves anyagot tartalmaz. Jellemzője az összetett összetétel, valamint a vízminőség és -mennyiség jelentős változása. A kokszoló szennyvíz kezelése egyre inkább aggasztja az embereket. Figyelni. Jelenleg a kokszolási szennyvíz tisztítása főként hagyományos biológiai tisztítási módszerek, flokkulációs és alvadási módszerek, valamint adszorpciós módszerek. A kokszoló szennyvíz biológiailag lebonthatatlan, és a biokémiai kezelés előtt nagy mennyiségben fel kell hígítani. Sőt, miután a biokémiai elfolyó COD (kémiai oxigénigény) és az ammónia -nitrogéntartalom egyidejűleg nehezen felel meg a szabványnak, azt tovább kell kezelni. Egyes fejlett kezelési technológiák azonban magas feldolgozási költségekkel járnak, és nehéz mérgező és káros anyagokat teljesen lebontani, és ezek hajlamosak a másodlagos szennyezésre. A kokszoló szennyvíztisztítás jelenlegi állapota alapján nagyon szükséges a hatékony és környezetbarát tisztítási technológiák tanulmányozása.
A fejlett oxidációs folyamat (AOP) a reakciórendszerben keletkező rendkívül aktív hidroxilgyököket (· OH) használja fel a szerves szennyező molekulák megtámadására, és végső soron a szerves szennyező anyagok oxidálására CO2, H2O és egyéb nem mérgező anyagokra. A kis molekula sav zöld, környezetbarát barátságos és hatékony szennyvíztisztítási technológia. Jelenleg a fejlett oxidációs technológiák elsősorban kémiai oxidációt, fotokémiai oxidációt, fotokatalitikus oxidációt, nedves katalitikus oxidációt stb. Foglalnak magukban. Mivel az AOP -k előnyei az erős oxidáció és az egyszerű működési feltételek szabályozása, az utóbbi években egyre nagyobb figyelmet keltettek.
▶ Kémiai oxidáció
Ez a módszer kémiai oxidálószereket használ a folyékony vagy gáz halmazállapotú szervetlen vagy szerves anyagok enyhén mérgező vagy nem mérgező anyagokká alakítására vagy könnyen szétválasztható formákká alakítására. A vízkezelés területén általánosan használt oxidálószerek az ózon, a hidrogén -peroxid, a kálium -permanganát és hasonlók. A fenolos szennyvíztisztítási folyamatban az ózon és a hidrogén -peroxid alkalmazása a leggyakoribb.
Jelenleg a világ számos országa használta az ózont a fertőtlenítéshez, különösen Európában, az ózont vízművek vízkezelésében használják. Töltsön szilárd katalizátorokat az ózon oxidációs rendszerébe, például nagy felületű aktív szenet. Az ózont és az aktív szenet egyidejűleg katalitikus szerephez használják, és az ózon oxidációja után el tudják szívni a kis molekulájú termékeket. A kettő együttesen növeli az oldat OH- tartalmát. Szinergetikus hatást fejt ki, hogy több hidroxilgyököt hoz létre.
A hidrogén -peroxid erős oxidálószer. Lúgos oldatban gyors oxidációs reakciója van, és nem visz szennyezőionokat a reakcióoldatba. Ezért jól használható különféle szerves vagy szervetlen szennyező anyagok kezelésére. A hidrogén -peroxidot régóta használják a COD eltávolítására az ipari szennyvizekben. Bár a szennyvíz tisztítására szolgáló vegyi oxidáció ára magasabb, mint a szokásos fizikai és biológiai módszereké, ennek a módszernek más kezelési módszerekkel, például mérgezőkkel, pótolhatatlan hatása van. A veszélyes vagy biológiailag nem lebomló szennyvíz előemésztése, a nagy koncentrációjú/alacsony áramlású szennyvíz előkezelése stb. A hidrogén-peroxid önmagában történő alkalmazása a magas koncentrációjú, stabil tűzálló vegyületek lebontásához nem jó. Átmeneti fémsók használatával javítható. A legelterjedtebb módszer az, hogy vassókat használnak az aktiváláshoz.
▶ Fenton'.
A Fenton reagens, amely bizonyos arányban elegyített oldható vas -sóból és hidrogén -peroxidból áll, sok szerves molekulát képes oxidálni, és a rendszer nem igényel magas hőmérsékletet és nagy nyomást. A reagensben lévő Fe2+ kezdeményezheti és elősegítheti a hidrogén -peroxid bomlását, ezáltal hidroxilgyököket hozhat létre. Néhány mérgező és káros anyag, például a fenol, klórfenol, klórbenzol és nitrofenol is oxidálható a Fenton&39-es reagens és a Fenton-szerű reagens segítségével.
A hidrogén-peroxid és az ózon kombinációját, valamint a hidrogén-peroxid és az ultraibolya kombinációját Fenton-szerű technológiának nevezik, és alapelve alapvetően megegyezik a Fenton-technológiával.
▶Fotokémiai oxidáció
Ez a módszer egy kémiai reakció, amelyet fény hatására hajtanak végre. A molekulák megkövetelik, hogy elnyeljék egy meghatározott hullámhosszú elektromágneses sugárzást, és izgatottak, hogy molekuláris gerjesztett állapotot hozzanak létre, majd kémiailag egy másik stabil állapotba váljanak, vagy köztes termékké váljanak, amely hőreakciót indít el. Az egyszerű ultraibolya sugárzás bomlási hatása gyenge. Megfelelő mennyiségű oxidálószer (például H2O2, O3 stb.) Bevitelével az ultraibolya fény oxidációs módszerébe a szennyvíztisztító hatás jelentősen optimalizálható, és a lebomlási sebesség felgyorsítható. A szerves anyagok fotodegradációjának két módja van: közvetlen fotodegradáció és közvetett fotodegradáció. Az előbbi a szervesanyag -molekulák közvetlen reakciójára utal a környező környezetben lévő anyagokkal a fényenergia elnyelése után; az utóbbi a szerves környezetben létező bizonyos anyagokra vonatkozik. Közülük a szerves anyagok közvetett fénybomlása fontosabb.
A fotokémiai oxidációs módszerben alkalmazható hullámhossztartomány 200 nm ~ 700 nm, azaz az ultraibolya és a látható fény tartománya. A fotokémiai oxidáció a légszennyezés csökkentésében és a szennyvízkezelésben alkalmazható. Az oxidálószerek típusa szerint UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton és egyéb rendszerekre osztható. A rendszertől függetlenül a fotokémiai reakciók általában lebontják a szerves anyagokat hidroxilgyökök képződésével.
Például az UV/O3 rendszerben a folyékony fázisú ózon lebomlik, és ultraibolya sugárzás hatására hidroxilgyököket képez, és az ultraibolya abszorpciós sebessége eléri a maximumot 253,7 nm -nél, ami a legtöbb szerves anyagot CO2 -vé és vízzé oxidálja. vas kezelésére ipari szennyvízben. Cianát, szerves vegyületek, nitrogénbázisú savak, alkoholok, peszticidek, nitrogén-, kén- vagy foszfortartalmú szerves vegyületek, valamint klórozott szerves anyagok és egyéb szennyező anyagok.
▶Fotokatalitikus oxidáció
Ennél a módszernél egy fotokatalizátor (más néven fotokatalizátor) katalitikus hatást vált ki egy meghatározott hullámhosszúságú fényforrás besugárzása alatt, így a környező vízmolekulák és az oxigén gerjesztve rendkívül aktív · OH- és · O2-mentes iont képeznek csoportok. A fotokatalitikus oxidációs technológia olyan katalizátorokat használ, mint TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 és Fe3O4.
A TiO2 a leggyakrabban használt katalizátor. A fotokatalitikus reakcióban a TiO2 fotokatalitikus aktivitását elsősorban a kristályfázis, a szemcseméret és a fajlagos felület befolyásolja. A kristályfázis meghatározásakor a kristály szemcsemérete és fajlagos felülete fontos tényezővé válik a TiO2 fotokatalízisében. Minél kisebb a szemcseméret, annál rövidebb a fotogenerált elektronok és lyukak diffúziós ideje, és minél nagyobb a fajlagos felület, annál hatékonyabb a vízszennyezés elnyelése. A fotokatalitikus teljesítmény javítására szolgáló anyag. Amikor a katalizátor részecskemérete eléri a nanométeres szintet, kvantumhatást is eredményezhet a fényelnyelés és a hasznosítási arány javítása érdekében, ami a jelenlegi katalizátor -kutatás fontos iránya.
A fotokatalitikus oxidáció nem toxikus és egyszerű működési körülményekkel rendelkezik. Fényforrásként ultraibolya fény, szimulált napfény és napfény használható, katalitikus promoterként pedig természetes körülmények (például levegő). Nagy aktivitással, jó stabilitással és szervessé teheti A szennyező anyagok teljesen lebomlanak, és nincs másodlagos szennyezés. Az elmúlt években annak érdekében, hogy a természetes fényt teljes mértékben ki lehessen használni a különféle szennyező anyagok lebontására, az emberek sok munkát végeztek a katalitikus aktivitás javításában és a gerjesztő fény hullámhossztartományának bővítésében, amelyet katalizátorok felületi módosításának is neveznek. A TiO2 átmenetifém -doppingja nemesfémek lerakásával új módosított energiaszinteket képezhet, ezáltal bővítve a fényérzékelési tartományát. A módosító kezelések, például a fényérzékenység javíthatja a fotokatalitikus teljesítményt.
A fotokatalitikus oxidáció alkalmazási területei elsősorban a festékes szennyvíz, a nagy koncentrációjú szerves szennyvíz kezelését és a nehezen lebomló mikro-szennyező anyagok eltávolítását foglalják magukban az ivóvíz előrehaladott tisztítási szakaszában. Normál körülmények között a TiO2 fotokatalitikus oxidációt csak az ultraibolya fény hullámhossztartományában lehet elvégezni, ami korlátozza a fotokatalitikus technológia népszerűsítését és alkalmazását. Ezenkívül a fotokatalitikus oxidációs reaktorok fejlesztése még éretlen, és nehéz nagyméretű feldolgozást elérni.
▶Nedves oxidáció
Ez a módszer egy fejlett oxidációs módszer, amely oxidálószereket használ fel a szennyvízben lévő szerves anyagok széndioxiddá és magas hőmérsékletű és magas nyomáson történő vízre oxidálására, ezáltal eltávolítva a szennyeződéseket. A módszer széles körű alkalmazási körrel, magas kezelési hatékonysággal, kevés másodlagos szennyezéssel, gyors oxidációs sebességgel, valamint hasznosítható energiával és hasznos anyagokkal rendelkezik. Japánban és az Egyesült Államokban ezt a módszert alkalmazták a mérnöki munkában, a legmodernebb technológia, és széles körű fejlődési kilátásokkal rendelkezik. Ennek a módszernek azonban van egy problémája is, vagyis a nedves oxidációt általában magas hőmérsékleten és nagy nyomáson kell elvégezni. A köztes termék gyakran szerves sav, amely magas felszerelési anyagokat, drága katalizátorokat igényel, és csak kis áramlású és nagy koncentrációjú szennyvízhez alkalmas ...
A nedves oxidációs módszereknek két típusa van: szubkritikus víz oxidáció és szuperkritikus víz oxidáció. A szuperkritikus víz oxidációs technológia egy új és nagy hatékonyságú hulladékkezelési technológiára utal, amelyben a vizet oxidálják, hogy szuperkritikus körülmények között kezeljék a szerves szennyező anyagokat. Bizonyos hőmérséklet és nyomás mellett szinte minden szerves anyag teljesen oxidálható és rövid idő alatt lebomlik, ami nagymértékben lerövidíti a szennyvízkezelési időt. A kezelőeszköz teljesen zárt, így helyet takarít meg, és nincs másodlagos szennyeződése.
A szuperkritikus vízben a só oldhatósága jelentősen csökken, míg a szerves anyagok oldhatósága jelentősen megnő. Például a benzol, hexán, N2, O2 stb. Teljesen elegyedhet a vízzel, ami sűrűség, viszkozitás és diffúziós együttható változását okozhatja. A diffúziós együttható csökken a sűrűség növekedésével. Mivel a nedves oxidációs technológia magasabb hőmérsékletet és nyomást alkalmaz, a víz sűrűsége csökken, a diffúziós együttható nagyobb lesz, és a tömegátviteli sebesség meredeken növekszik.
A nedves oxidáció alkalmazási területei elsősorban a peszticid szennyvíztisztítást, a fenolos szennyvíztisztítást, a szennyvíz- és iszapkezelést stb. Nyomtatják és festik, stb. A biokémiai kezelés segítségével a szennyvíz kibocsátása megvalósítható.
A fejlett oxidációs technológia képes szerves szennyező anyagokat szén -dioxiddá és vízzé mineralizálni. Környezetbarát eljárás, de a szennyező anyagok lebontása során a magas feldolgozási költségek&"szűk keresztmetszet &"; promóciójának korlátozása. Kínában' fejlett oxidációs technológiája, néhány kivételével, mint például a Fenton-módszer és az ózon-oxidációs technológia, amelyet a tényleges vízkezelésben alkalmaztak, a többi többnyire a laboratóriumi kutatásokban vagy a kis léptékű vizsgálati szakaszban van. Csak a fejlett oxidációs technológia magas beruházási és kezelési költségei, a súlyos berendezéskorrózió és a kis mennyiségű kezelt víz hátrányainak megoldásával lehet felgyorsítani alkalmazását a tényleges iparágban. A fejlett oxidációs technológia fejlődési iránya a következőképpen foglalható össze:
Az egyik az, hogy egyes technológiák, például a fotokatalitikus oxidációs technológia és az ózon oxidációs technológia javíthatják a szennyvíz biológiai lebonthatóságát, de nehéz és költséges a kokszoló szennyvíz külön kezelése. Biokémiai technológiával kombinálható a kokszoló szennyvíz biológiai toxicitásának csökkentése és a biológiai lebonthatóság javítása érdekében. , Ezután használjon alacsony fogyasztású és nagy hatékonyságú biokémiai módszereket a kezeléshez.
Másodszor, az olyan technológiák, mint a nedves katalitikus oxidáció és a szuperkritikus víz oxidációja, magas berendezési követelményeket és magas feldolgozási költségeket jelentenek. Különleges kutatás és fejlesztés végezhető a reaktorok anyagaival és az olcsó katalizátorokkal kapcsolatban. A kokszoló szennyvíz kezelésénél a nehezen kezelhető szennyvizet, például maradék ammóniát nem szabad más szennyvízzel keverni, növelni kell a szennyvíz mennyiségét, majd a fent említett fejlett oxidálószereket kell használni a kezeléshez.
A harmadik egy egyszerű szerkezetű, nagy hatékonyságú, természetes fényű és hosszú távú stabil működésű reaktor tervezése, a fotokémiai oxidáció és a fotokatalitikus oxidációs technológia kezelési hatékonyságának javítása, valamint az alvadási, adszorpciós és egyéb technológiákkal való kombinálása.