浅谈高效催化氧化技术在城市污水处理中的应用

2011-08-15沈惠霞肖文帅王鹤楠李颖珺

科技传播 2011年8期

沈惠霞，肖文帅，王鹤楠，李颖珺

郑州市污水净化有限公司，河南郑州 450000

近年来，我国经济飞速发展取得了令世界瞩目的成就。在经济建设中由于片面追求经济数量而忽视环境保护，使得我国在经济增长的同时也付出了沉重的环境代价。随着人们环保意识的逐渐增强，治污问题越来越为社会所重视。我国在发展环境污染处理技术的同时，也力使环境污染治理力度和治理标准同世界发达国家相接轨。一方面采取果断措施，关闭一大批生产效率低，污染耗能高的项目；另一方面加强污染治理技术的资金投入，加强技术研究力度。基于我国现有的技术水平结合本人研究方向，以下谨对高效催化氧化污水处理技术作以简要阐述。

1 纳米催化氧化

纳米技术是近几年才逐步发展起来的新兴技术，将纳米技术应用于工农业生产及污水治理是当下研究的热点。奈米的催化氧化技术对污水进行处理是现代污水处理中较为生态环保的方式，它的工作机理是：在自然状态下，纳米材料通过紫外光照射，会产生氧化能力极强的羟基自由基，这种自由基对水中的有毒有害物质具有高强度的降解功能，迅速的将有机污染物氧化降解为无害的水和CO2，净化污水。

1.1 利用纳米催化氧化技术对污水进行处理的优点

1）降解效率高，相比于其它污水处理方式，纳米催化氧化一般用时较短且处理效果明显，一次处理一般只需数小时就可取的良好的降解效果；

2）该降解法适用的有机物种类多，不像其他方法对降解的有机物具有选择性，只能对某一类的有机物进行降解，纳米催化氧化技术几乎能降解任何有机物，尤其对多环芳烃等有机物降解效果更为明显；

3）成本低，投资少。该项技术在暴露的阳光下或利用紫外光照射即可进行，方便快捷，投资少，操作方便，没有二次污染，降解具有彻底性，将有机污染物氧化降解为CO2和H2O，这些物质对环境都没什么危害。

纳米TiO2光催化氧化技术有着广阔的应用前景，一方面它所需的原料节能环保，对环境没有二次污染。该种工艺利用太阳能即可进行，这是其它污水处理方法所无法比拟的，并且当水中的有机污染物成分过高其它污水处理方式无法应对时，纳米TiO2光催化氧化技术优势则更加突出。近年来，我国加大对治污的资金的投入，新的纳米催化氧化材料不断被研制，如纳米粒子负载、高效光催化剂等，还有一些新型的工艺方法如光电结合的催化方法、太阳能利用技术等不断被开发，这些都为纳米TiO2光催化氧化技术的推广应用提供了坚实的物质基础和技术支撑。

1.2 纳米催化氧化技术的应用范围

1.2.1 毛纺染废水处理

将该项技术应用于毛纺染废水处理有多种优点，它的工作机理是：将表面涂覆有纳米TiO2膜的玻璃填料填充于玻璃反应器内，通过潜水泵使废水在反应器内循环进行光催化氧化处理。在处理的过程中，由于纳米TiO2具有巨大的比表面积，能够与废水充分接触对有机物进行分解，并且催化剂能够持续使用，工业利用的价值高。

1.2.2 含油废水处理

纳米催化氧化技术针对有机酸类、脂肪烃、多环芳烃等有机物具有很好的降解作用，而这些物质正是含油废水中的主要物质。因此，该项技术对含油废水具有迅速高效的降解作用。

1.2.3 有机磷农药废水处理

纳米催化氧化技术对有机磷农药废水具有很好的降解作用，由于该项技术在对污水进行处理的过程中具有很高的光催化活性及高效吸附性，能迅速的将有机磷农药在其表面富集，随着光照的进行将有机磷农药逐步进行光解，当光照达80min，可以达到完全降解的效果。

2 光催化氧化

光催化氧化技术是一项新兴的污水处理工艺，我国近十几年来才逐步发展起来。光催化氧化技术相比于其它污水处理技术用时比较多，但处理比较充分，能将有机物完全降解为H2O和CO2等简单无机物，有效避免了对环境的二次污染，简单高效，应用前景十分广阔。

受技术水平的限制，在反应的过程中由于对二氧化钛粉末能及时回收，造成光催化氧化法存在一定的缺陷，影响了该技术在实际中的推广和应用。随着技术的进步，最新研制出的一种复合催化剂膜，可将TiO2和粉末活性炭联合成一种固定的膜，这种膜具有良好的附着性，为该技术的推广和应用提供了可靠的保证。

3 二氧化氯催化氧化

化工行业废水是我国污水处理中的主要部分，同时也是难点问题，处理不当会影响着整个治污效果。化工行业的污水相对于其他行业来讲，其性质更加复杂，污水成分多，并具具有含盐量高、COD高、色度高、可生化性差的“三高一差”特点。化工行业污水一般毒性较高，在处理中十分不便，处理不当将会直接影响着公民的用水安全及农业生产，带来一系列的恶心循环。利用传统工艺对该类污水进行处理，如Fenton试剂、光化学催化氧化方式经济成本较高，而生物处理技术又不方便使用，因此研制一条新型污水处理途径意义深远。

二氧化氯催化氧化技术是我国经过精心研究而逐步探索出来的一个针对化工行业生产废水进行处理的有效方法。该工艺的工作原理是：利用强氧化剂二氧化氯在表面催化剂存在的条件下对废水中的有机污染物进行催化氧化，或将其氧化成小分子有机污染物提高废水的可生化性，或直接将有机污染物氧化成水和二氧化碳以便较好的去除有机污染物。

4 过氧化氢催化氧化

过氧化氢氧化法是污水处理催化氧化法中最为常用的一种。众所周之，过氧化氢是常用的氧化消毒试剂并且具有特殊的地位，它不仅具有很强的氧化性，而且具有较高的还原性，在水溶液中通过化学反应形成的过氧羟基可以使许多污染物迅速水解。过氧化氢的主要应用范围有废水的除味、消毒等。由于氢氧自由基比其他一些常用的氧化剂具有更高的氧化电极电位，因此过氧化氢是一种很强的氧化剂，而且氢氧自由基具有很高的电负性或亲电子性，在对污水进行处理时进攻具有一定的进攻选择性。