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催化氧化法的研究与应用 摘要：催化氧化法可加强生物法和一般化学法处理含有机物废水的处理效果, 目前己成为处理难降解有机废水的重要途径。本文主要介绍了催化湿式氧化法、光催化氧化技术等在有机废水中的研究及应用，以及催化剂的选择等，并对催化氧化的发展前景作了简要评述。 关键字：催化氧化，催化剂，污水处理 催化氧化过程主要有常温常压下的催化氧化和高温高压下的湿式催化氧化、光催化氧化等。通过催化途径产生氧化能力极强的?OH自由基，其氧化电位为2.80V，仅次于氟的2.87V，故它在降解废水时具有以下特点：①?OH是高级氧化过程的中间产物，作为引发剂诱发后面的链反应发生，对难降解的物质的开环、断键，将难污染的污染物变成低分子或易生物降解的物质特别适用；②?OH几乎无选择地与废水中的任何污染物反应，直接将其氧化为CO2、水或盐，不会产生二次污染；③它是一种物理-化学处理过程，很容易控制，以满足各种处理要求；④反应条件温和，是一种高效节能的废水处理技术。 1、 催化氧化法 近年来，以产生自由基为主体的高级氧化技术得到了较快地发展了，如湿式空气氧化法，过氧化氢氧化法，臭氧氧化法和超临界水氧化等。这种技术主要是利用产生的高活性自由基进攻大分子难降解有机物，与之反应并破坏其分子结构，使之降解成为小分子可生化降解有机物和二氧化碳、水等无机物，达到去除污染物的目的。但是由于单一氧化剂对有机物的氧化有较强的选择性，甚至对某些有机物根本就不起作用，而且为了达到一定的氧化效果，常需使用较大量的氧化剂，造成处理费用高而难于在实际中推广应用。催化氧化技术正是对高级氧化技术的改进和加强，利用催化剂的催化作用，加快氧化反应速度，提高氧化反应效率，防止设备腐蚀，降低成本。如催化湿式氧化技术、超临界催化氧化技术、光催化氧化技术以及新型高效催化氧化技术等处理效果显著的氧化技术。此方法引起了国内外环保工作者的广泛重视，尤其是近几年对这方面的研究十分活跃, 产生了大量的新工艺和专利技术。 1.1催化剂 催化氧化法是处理难降解有机废水的一项重要的新技术。在对化学氧化法的不断改进中,逐步发展出湿式催化氧化法、光催化氧化法、均相催化氧化法和多相催化氧化法。不同的氧化方法所用的催化剂不相同，有机化合物的种类和结构不同，催化剂与氧化剂之间存在匹配问题，因此对催化剂要进行筛选评价。催化剂一般分为光敏化半导体材料、过渡金属盐及其氧化物和复合氧化物四大类。在形态上可分为均相和非均相两种；从催化剂的组成又分贵金属和非贵金属两种。适于氧化反应的催化剂大多为过渡金属氧化物，因为过渡金属氧化物晶格中的氧很容易被引入或去除。目前应用于湿式氧化的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类。 2、湿式催化氧化技术 在湿式氧化（WAO）过程中,加入适宜的催化剂,可使反应在更温和、更短的时间内完成,因此近年来催化剂的研究已成为湿式催化氧化（CWAO） 的一个研究热点,每年都有大量新型催化剂专利发表. 目前应用于CWAO中的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类,根据催化剂的状态可分为均相和非均相催化剂. 早期对CWAO催化剂研究最多的是均相催化剂. 根据文献报道, 村上等人对Cu、Co、Ni、Fe、Mn、V等几种可溶性盐催化剂进行研究,发现可溶性铜盐的催化效果最好. 秋常研二研究应用催化湿式氧化技术处理丙烯腈生产废水,对Cu、Zn、Fe、Cr、Ni、Co、Mo的催化活性进行研究,结果表明Cu 具有明显的催化作用. 均相催化剂虽然具有活性高、反应速度快等优点,但需进行后续处理,流程较复杂,易引起二次污染. 非均相催化剂是以固态形式存在,催化剂具有活性高、易分离、稳定性好等优点,因此非均相催化剂的研究受到了普遍关注. 非均相催化剂主要有贵金属系列、铜系列和稀土系列催化剂。 2.1 贵金属系列催化剂 在多相催化氧化中,贵金属对氧化反应具有高的活性和稳定性,已经被大量应用于石油化工和汽车尾气治理行业。为了使贵金属有较好的分散性并减少贵金属的用量,贵金属系列催化剂常采用浸渍法,将贵金属负载于高比表面积的载体(例如:活性炭、SiO2 、Al2O3 、TiO2 、CeO2 、ZrO2 、NaY等)上. 大量的研究表明贵金属系列催化剂在CWAO处理废水中有较好的活性和稳定性. 例如Imamura 等对几种金属(Ru 、Rh 、Pt 、Ir、Pd 、Cu 、Mn)与载体( NaY沸石、γ- Al2 O3 、ZrO2 、TiO2 、CeO2 ) 制备的催化剂处理丙醇、丁酸、苯酚、乙酰胺、乙酸、甲酸等有机废水,发现Ru的催化活性最好, CeO2 是最佳的载体,而且RuPγ- Al2O3催化剂的TOC 降解率超过了Cu系均相催化剂. Okitsu等对不同的贵金属Pt、Pd、Ru、Rh、Ag等, 以