光化學(xué)氧化法處理含酚廢水
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2009-3-6 12:16:06
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光化學(xué)氧化是近20年發(fā)展迅速的一種高級氧化技術(shù),它的反應條件溫和、氧化能力強、適用范圍廣,利用該法處理難降解有機污染物已成為國內外的研究熱點(diǎn)。目前研究較多的是非均相光催化氧化法和均相光氧化法兩大類(lèi)。對于非均相光催化氧化法,目前研究較多的半導體光催化氧化法,該法幾乎可使水中所有的有機物降解。由于TiO2具有化學(xué)性質(zhì)穩定、無(wú)毒、價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn),成為了研究較多的半導體催化劑。
TiO2的光學(xué)、化學(xué)性質(zhì)穩定,無(wú)毒,價(jià)廉易得。利用TiO2粉末光催化氧化研究的理想目標是能利用太陽(yáng)能,大大提高光量子效率,降解各類(lèi)廢水中的有機污染物。
1999年,楊國棟等用TiO2半導體光催化氧化較低濃度的含酚廢水,于pH=4時(shí)光解2h,可使酚去除率達到100%。但要完全投入實(shí)際應用還面臨許多問(wèn)題,如光量子效率低、反應器的設計、固體催化劑的回收和固定化技術(shù),以及催化劑的污染與活化等問(wèn)題都有待于進(jìn)一步解決。
與非均相光催化氧化法相比,加入O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑與光一起作用的均相光氧化法,其氧化能力和光解速率都遠遠超過(guò)單純的半導體光催化氧化法,是一種十分簡(jiǎn)便的廢水處理技術(shù),日益受到環(huán)保工作者的重視,國內外已有許多相關(guān)研究報道。常用的均相光氧化體系有:UV/O3、UV/H2O2、UV/Fenton等,其中研究較多的是UV/Fenton法。Fenton試劑是1894年法國科學(xué)家Fenton首先發(fā)明的,它是H2O2與Fe2+的結合。
Fenton試劑作為強氧化劑的應用已有一百多年的歷史,在過(guò)去的研究中,Fenton法已成功運用于多種工業(yè)廢水的處理。最近的實(shí)驗表明,將近紫外光或可見(jiàn)光引入Fenton體系中可大大提高其反應速率,UV/Fenton有著(zhù)光催化效率高氧化能力極強等特點(diǎn)。UV/Fenton法實(shí)際上是Fe2+/H2O2與UV/H2O2兩種系統的結合。與UV/TiO2光催化體系相比,UV/Fenton反應效率更高,有數據表明,UV/Fenton對有機物的降解速率可達到UV/TiO2光催化的3~5倍,因而在處理難降解有毒有害廢水方面表現出比其他方法如UV/H2O2、UV/TiO2等更多的優(yōu)勢。對于Photo-Fenton在處理有機有毒污染物方面的研究吸引了很多的科學(xué)家,比如瑞士的KiWi、Faust、Holgne,加拿大的Bolt-on、Cater、Amiri,美國的Sedlak、Ollis、Rupert、Pigna-tello等。目前已經(jīng)有關(guān)于硝基苯、含氮化合物、鄰苯二甲酸、蒽醌磺酸鈉、嗎啡、二甲基苯胺、喹啉、苯酚、二號橙、氯代酚氧除草劑等Photo-Fenton降解的報道。國內張乃東、劉瓊玉等也對光助Fenton處理含酚廢水的效果進(jìn)行了研究,但其反應機理還有待于進(jìn)一步研究。
Fenton試劑法常被用于深度處理含酚廢水。該方法是在含有二價(jià)鐵離子的酸性溶液中投加H2O2時(shí),產(chǎn)生2種活潑的氫氧自由基,從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應,加快有機物和還原性物質(zhì)的氧化速度。與TiO2相比,它具有產(chǎn)生·OH迅速的優(yōu)點(diǎn)。將UV引入Fenton體系,能提高·OH的產(chǎn)量和有機物的礦化程度,但UV-Fenton法處理高濃度有機廢水的能力有限。張乃東等將草酸鹽引入UV-Fenton體系,可有效提高對UV和可見(jiàn)光的利用率,進(jìn)而提高對高濃度含酚廢水去除效果。