濕式空氣氧化和濕式催化氧化法

　　濕式催化氧化法(CWAO)是指在高溫(123～320℃)、高壓(0.5—10 MPa)和催化劑(氧化物、等)存在的條件下，以空氣中的O2為氧化劑，在液相中將有機(jī)污染物氧化為CO2、H2O等無機(jī)小分子或有機(jī)小分子的化學(xué)過程。

　　一般認(rèn)為，濕式氧化反應(yīng)是自由基反應(yīng)，其過程分為鏈的引發(fā)、鏈的發(fā)展或傳遞以及鏈的終止幾個(gè)階段。鏈的發(fā)展或傳遞階段，自由基與反應(yīng)物分子相互作用，產(chǎn)生酯基自由基(ROO?)、羥基自由基(HO?)以及烴基自由基(R?)，羥基自由基有強(qiáng)氧化性，可以氧化有機(jī)廢物。鏈的引發(fā)階段，主要是由分子氧與反應(yīng)物分子作用生成烴基自由基(R?);鏈的發(fā)展或傳遞階段，自由基與反應(yīng)物分子相互作用，產(chǎn)生酯基自由基(ROO?)、羥基自由基(HO?)以及烴基自由基(R?)，羥基自由基有強(qiáng)氧化性，可以氧化有機(jī)廢物;鏈的終止階段，自由基之問相互碰撞生成穩(wěn)定的分子，使鏈的增長過程中斷，反應(yīng)停止。

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?濕式氧化法脫硫催化劑的應(yīng)用

　　催化劑是參與化學(xué)反應(yīng)而不會(huì)在反應(yīng)過程中發(fā)生質(zhì)量變化或化學(xué)性質(zhì)的變化,作用是加快化學(xué)反應(yīng)的速率的物質(zhì)。TiO2本身w毒無害,已廣泛用于食品、y藥、化妝品等各種領(lǐng)域。隨著化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中地位的提高,催化劑也越來越顯示出其重要作用,因?yàn)榇蠖鄶?shù)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程是通過催化劑得以實(shí)現(xiàn)的。如以、石油或煤炭為原料合成氨,整個(gè)過程由加氫、脫硫、轉(zhuǎn)化、變換、化及氨合成等幾個(gè)工序構(gòu)成。

　　雖然能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)需要的脫硫催化劑品牌繁多，有些甚至為同一類型，但每種催化還是有著與其它催化劑所不同的特殊性質(zhì)。人們對濕式氧化技術(shù)處理農(nóng)y廢水進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)濕式氧化技術(shù)是一種十分有效的處理方法。選擇何種種類的脫硫催化劑，要根據(jù)催化劑的特質(zhì)，并結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際設(shè)備配置、工藝狀態(tài)、生產(chǎn)負(fù)荷、能力大小等綜合考慮。以國內(nèi)目前濕式氧化法脫硫工藝中應(yīng)用為廣泛、工藝成熟、技術(shù)透明度d、市場普及率及占有率g的兩大類--栲膠與酞菁鈷系列催化劑來說，也是各有千秋。栲膠催化劑價(jià)格低廉，穩(wěn)定性強(qiáng)，泡沫浮選好，但脫高硫及有機(jī)硫較弱，而且使用不當(dāng)時(shí)容易堵塔。

光催化殺菌除藻的原理

　　光催化(photocatalyst)主要成分是納米二氧化鈦(TiO2)。TiO2本身w毒無害,已廣泛用于食品、y藥、化妝品等各種領(lǐng)域。80年代后，一些科研單位針對造紙黑液、含硫廢水、酚和煤制氣廢水、農(nóng)y廢水和印染廢水等進(jìn)行了濕式氧化實(shí)驗(yàn)研究。光觸媒通過光的照射下會(huì)產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)(氧化-還原反應(yīng))，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，這些產(chǎn)物可殺滅病原微生物和分解有機(jī)污染物。TiO2吸收光能量之后，價(jià)帶(valence band)中的電子就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶(con-duction band)，形成帶負(fù)電的高活性電子e-，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生帶正電的空穴h 。在電場的作用下，電子與空穴發(fā)生分離，遷移到粒子表面的不同位置。熱力學(xué)理論表明，分布在表面的h 可以將吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成OH自由基，而OH自由基的氧化能力是水體中存在的氧化劑中強(qiáng)的，故能g效快速徹底殺滅各種x菌、病毒，對一般消d劑有抗性的病原微生物也能徹底分解，并將終降解為CO2、H2O等無害物質(zhì)。此外，許多有機(jī)物的氧化電位較TiO2的價(jià)帶電位更負(fù)一些,能直接為h 所氧化。而TiO2表面高活性的e-則具有很強(qiáng)的還原能力，可以還原去除水體中金屬離子。

　　TiO2光催化殺滅微生物機(jī)理主要包括直接反應(yīng)和間接反應(yīng)，直接反應(yīng)是光生電子和空穴直接和細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞的組成成分反應(yīng)，從而殺滅菌類;間接反應(yīng)是光生電子或光生空穴與水或水中的溶氧反應(yīng)，形成·OH、·O-2、H2O2等具有很強(qiáng)氧化能力的活性氧類，這些活性氧類能穿透菌類的細(xì)胞壁，進(jìn)入菌體，阻止成膜物質(zhì)的傳輸，阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)，從而有效地殺滅菌類。由于常規(guī)的物理化學(xué)和生化處理方法難以或無法滿足對此類廢水凈化處理的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)要求，因此，開發(fā)難降解高濃度有機(jī)工業(yè)廢水g效處理技術(shù)已成為國內(nèi)外現(xiàn)階段亟待解決的難題。

　　u 光催化技術(shù)是傳統(tǒng)消毒方法的革命，通過固載化技術(shù)，將納米TiO2光催化劑負(fù)載在固載材料上，在紫外條件下，對污水進(jìn)行消毒，一方面可能減少污水紫外消毒系統(tǒng)對紫外光強(qiáng)度的依賴，降低紫外燈管的數(shù)量，另一方面光催化反應(yīng)協(xié)同紫外殺菌，可能降低紫外消毒光復(fù)活作用，強(qiáng)化紫外消毒處理效果，這一技術(shù)的研究，對降低紫外消毒投資和運(yùn)行費(fèi)用，提高紫外消毒剩余消毒能力具有一定意義。各催化劑生產(chǎn)廠家所給出的催化劑用量只是一個(gè)指導(dǎo)數(shù)字，也是經(jīng)驗(yàn)數(shù)字，而且大都是一個(gè)范圍，這就需要各使用廠家要根據(jù)催化劑廠家提供的數(shù)字，結(jié)合本廠實(shí)際工況，通過不斷探索，遵照“按指導(dǎo)用量加入、用分析數(shù)據(jù)修正”的原則，確定催化劑的合理用量。

濕式催化氧化法處理原理和工藝流程

　　濕式催化氧化法(CWAO)是20世紀(jì)80年代國際上發(fā)展起來的一種治理高濃度有機(jī)廢水的新技術(shù)。濕式氧化法是使液體中懸浮或溶解狀有機(jī)物在有液相水存在的情況下進(jìn)行高溫高壓氧化處理的方法。是在一定溫度、壓力下，在催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化使廢水中的有機(jī)物、氨分別氧化分解成CO2、H2O及N2等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化目的。其特點(diǎn)是凈化，流程簡單，占地面積少?？墒菇够瘡U水中CODc，和NH3 -N 的去除率分別達(dá)99.5%和99.8%。

　　濕式催化氧化法(CWAO法)在各種有毒有害和難降解的高濃度有機(jī)廢水處理中非常有效，具有很高實(shí)用價(jià)值。當(dāng)反應(yīng)溫度為204～316℃時(shí)，包括碳?xì)浠衔锖吐然镌趦?nèi)的多種化合物的分解率均接近99%。加入適宜的催化劑以降低反應(yīng)所需溫度和壓力，提高氧化分解能力，縮短時(shí)間，防止設(shè)備腐蝕和降低成本。應(yīng)用催化劑加快反應(yīng)速度，主要原因，其一降低了反應(yīng)的活化能;其二改變反應(yīng)歷程。

　　廢水在高溫高壓下，在保持液相狀態(tài)時(shí)通人空氣，在催化劑的作用下，對焦化廢水污染物進(jìn)行徹底的氧化分解，使之轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而使廢水得到深度凈化。2、運(yùn)行管理系統(tǒng)屬全自動(dòng)操作運(yùn)行，在中央控制室進(jìn)行榷套裝盈的運(yùn)轉(zhuǎn)控制。如廢水中含氮化合物的氨氮、q化物、硫q化物、有機(jī)氧化物等經(jīng)分解后，終生成N2、CO2、SO42-等。

　　濕式催化氧化法工藝過程為：

　　廢水通過貯存罐由高壓泵打入熱交換器，與反應(yīng)后的高溫氧化液體換熱，使溫度上升到接近于反應(yīng)溫度后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)所需的氧由壓縮機(jī)打入反應(yīng)器。濕式催化氧化法主要設(shè)備及運(yùn)行管理1、主要設(shè)備氣壓縮機(jī)、原水升壓泵、高溫高壓反應(yīng)器預(yù)熱器、加熱器、冷卻器，高壓氣液分離器熱煤汕爐、清洗沒胬、儲(chǔ)存設(shè)備、榆測設(shè)備，自動(dòng)控制設(shè)備等。在反應(yīng)器內(nèi)，廢水中的有機(jī)物與氧發(fā)生放熱反應(yīng)。在較高溫度下將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，或低級有機(jī)酸等中間產(chǎn)物。反應(yīng)后氣液混合物經(jīng)分離器分離，液相經(jīng)熱交換器預(yù)熱進(jìn)料，回收熱能。高溫高壓的尾氣首先通過再沸器(如廢熱鍋爐)產(chǎn)生蒸汽或經(jīng)熱交換器預(yù)熱鍋爐進(jìn)水。其冷凝水由第二分離器分離后通過循環(huán)泵再打入反應(yīng)器，分離后的高壓尾氣送入透平機(jī)產(chǎn)生機(jī)械能或電能。因此，這一典型的工業(yè)化催化濕式氧化系統(tǒng)不但處理了廢水，而且對能量逐級利用，減少了有效能量的損失，維持并補(bǔ)充催化濕式氧化系統(tǒng)本身所需的能量。