高级氧化技术专题.pptxVIP

高级氧化技术专题会计学第1页/共26页高级氧化技术专题研究背景研究过程工程应用010203第2页/共26页研究背景我国重工业废水的排放一直对我国的生活用水造成极大的污染，难降解有机废水排放对环境产生的问题日益突出，因此研究人员把研究方向转向高级氧化技术（ATOs）。1976年，Hoigne等人首先提出了从根本上解决治理污水过程中产生的二次污染问题即高级氧化概念，也成为绿色化学。第3页/共26页 概念对于高级氧化技术而言，其概念为：可以产生具有比较强的氧化活性的羟基自由基，为了提高污水的可生化性，可通过以下两种机理来实现，第一种机理是将难降解的物质直接矿化处理；第二种就是在自由基的帮助下，将大分子物质降解成为小分子物质。在废水处理中，对于难降解的内部含有有机物的废水，最合适的处理方法是高级氧化。在采取这种方法的时候，不会产生再次污染，并且这一反应阶段的反应时间比较短，并且效率比较高，具有很大的应用前景。第4页/共26页 原理第一步：羟基自由基的产生第二步：羟基自由基与污染物发生链式反应。其反应的最终产物是无毒的二氧化碳、少量无机盐以及水，这些产物对环境不会造成污染。第5页/共26页优势和特点产生大量氧化能力仅次于氟，且能够诱发后面链反应的中间产物羟基自由基HO·；HO·性质活泼，与废水中的污染物直接发生反应而生成的水、二氧化碳与无害盐不会污染环境，这是一种清洁的水处理方法；是一种容易控制的物理——化学处理过程，其降解污染物的程度高，甚至对10-9级的污染物也有效果；除了单独处理外，还可与其他处理过程相匹配以达到降低成本的目的，如生化处理的前后处理就是应用该水处理方法。 因此，探索、研制、开发一条适用范围广、投资少、节能高效的污水治理路已势在必行。该技术几乎治理所有废水，而且设备简单、占地面积小，耗费较少（可利用太阳能）非常适合我国国情。第6页/共26页分类根据自由基产生的方式可分为：湿式氧化技术化学氧化技术超临界水氧化技术根据自由基产生的条件可分为：电化学氧化技术光化学氧化技术声化学氧化技术第7页/共26页国内外现状针对上述方法，相关的实验研究在国内很少就其实际工程应用展开，依旧局限于室内小规模废水模拟的中试阶段，而相较而言，国外对此已取得了可观的应用成果。超临界氧化、有湿式氧化等在发达的欧美地区，有许多技术相应的中试工厂或工程应用实例。领域涵盖化工、染料、农药、印染、造纸黑液等。在工业废水处理问题上，催化湿式氧化法就得到日本大阪的触媒公司的积极使用，处理效果十分出色可靠。所以目前，应用高级氧化技术的主要方向重点在于处理废水时，结合相对比较先进的氧化反应处理工艺流程；其联用方式目前由两个方向组成，一方面是结合不同的单个高级氧化；另一方面是结合高级氧化过程与生物处理过程，它也是近来受关注较多的处理废水方面的焦点。由于处理效果良好稳定且成本较低、高级氧化过程与生物处理过程组合工艺其应用前景一片光明。Fenton氧化第8页/共26页芬顿试剂即可溶性亚铁盐（Fe2+）与过氧化氢（H2O2）的组合，其具有很强的氧化能力。研究表明，芬顿试剂的氧化反应是通过Fe2+和H2O2作用，产生羟基自由基（·OH），机理如下： Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ·OH + OH- Fe2+ + ·OH → Fe3+ + OH- Fe2+ + H2O2 → Fe2+ + HO2· + H+ HO2· + H2O2 → O2 + H2O + ·OH Fe3+ + 3 OH- → Fe（OH）3（胶体）第9页/共26页自由基反应的基本原理 目前，有研究指出,水的湿法氧化反应进行为： O2 → O· + O· O· + H2O → HO· + HO· RH + HO· → R· + H2O R· + O2 → ROO· ROO· + HR → R· + ROOH HO·自由基在反应过程最先生成,之后ROOH（低级羧酸）再由其同有机物RH反应得到,最后ROOH被氧化，最终生成 CO2和H2O。催化剂在自由基反应中的机理第10页/共26页催化剂中过渡金属离子会使得自由基反应的反应机理如下所示： RH + Mn+ → R + M(n-1)+ + H+ ROOH + Mn+ → M(n+1)+ + OH- + RO· ROOH + Mn+ → M(n+1)+ + H+ + ROO·但当催化剂浓度过高时,会造成反催化作用，并抑制氧化反应速率,机理如下: ROO· + M(n-1)+ → ROOMn+工程应用第11页/共26页1、污水处理车间废水处理 2012 年为了使高效催化氧化法应用于甘肃省的生活污水处理，将高效催化氧化法同大孔径生物载体技术有机组合,集成创新，研发生活污水回用处理技术。这个项目的主要内容是将日本的处理水的技术和自主研究形成的高级氧化