焦化废水处理之高级氧化技术.docx

焦化废水处理之高级氧化技术钢铁行业迅猛发展产生了大量难处理的工业废水尤其是焦化废水含有大量有毒有害、难降解的高浓度有机物具备成分复杂、水质水量变化大等特点焦化废水的治理日益引起人们的重视。目前焦化废水的处理主要是传统的生物处理法、絮凝混凝法、吸附法等。焦化废水可生化性差需要大量稀释后再进行生化处理并且存在生化出水后COD（化学需氧量）和氨氮量很难同时达标的问题需要再进行深度处理。而一些深度处理技术处理费用高对于一些有毒有害物质也很难做到完全降解并容易产生二次污染。基于目前焦化废水的处理现状研究高效环保的处理技术是非常必要的。高级氧化技术（AdvancedOxidationProcess简称AOPs）利用反应体系中产生的活性极强的羟基自由基（·OH）来进攻有机污染物分子最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小分子酸是绿色环保、高效的废水处理技术。目前高级氧化技术主要有化学氧化、光化学氧化、光催化氧化、湿式催化氧化等。由于AOPs具备氧化性强、操作条件易于控制的优点近几年以来引起越来越多的关注。高级氧化技术的利与弊化学氧化法该法是用化学氧化剂将液态或气态的无机物或有机物转化成微毒物、无毒物或将其转化成易分离形态。水处理领域中常用的氧化剂为臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。在苯酚废水处理工艺中臭氧和过氧化氢的应用最为常见。目前世界上已经有许多国家使用臭氧消毒尤其是欧洲在自来水厂水处理中多采用臭氧。在臭氧氧化系统中加入固体催化剂如具备较大表面积的活性炭等臭氧、活性炭同时使用起到催化作用并可以吸附臭氧氧化后的小分子产物两者联合增加溶液中的OH-具备协同效果从而产生更多的羟基自由基。过氧化氢是一种强氧化剂在碱性溶液中氧化反应很快不会给反应溶液带来杂质离子因此被很好地应用于多种有机或无机污染物的处理。过氧化氢用于去除工业废水中的COD已经有很长时间虽然使用化学氧化法处理废水的价格比普通的物理和生物方法高但这种方法具备其他处理方法不可替代的作用比如有毒有害或不可生物降解废水的预消化、高浓度/低流量废水的预处理等。单独使用过氧化氢降解高浓度的稳定型难降解化合物的效果并不好可以通过使用过渡金属的盐类进行改善最常见的方法是利用铁盐来激活即芬顿试剂法。芬顿试剂法可溶性亚铁盐和过氧化氢按一定的比例混合所组成的芬顿试剂能氧化许多有机分子且系统不需高温高压。试剂中的Fe2+能引发并促进过氧化氢的分解从而产生羟基自由基。一些有毒有害物质如苯酚、氯酚、氯苯和硝基酚等也能被芬顿试剂和类芬顿试剂所氧化。过氧化氢与臭氧联合、过氧化氢与紫外线联合等方法称为类芬顿技术其原理基本与芬顿技术相同。光化学氧化法该法是在光作用下进行的化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射受激发产生分子激发态之后才发生化学变化到另一个稳定的状态或者变成引发热反应的中间产物。单纯紫外光辐射的分解作用较弱通过向紫外光氧化法中引入适量的氧化剂（如H2O2、O3等）可以明显优化废水的处理效果和加快降解速率。有机物的光降解有直接光降解和间接光降解两个途径前者是指有机物分子吸收光能后呈激发态与周围环境中的物质直接进行反应；后者是指有机物环境中存在的某些物质吸收光能呈激发态再诱导有机物、污染物反应的过程。其中间接光降解有机物更为重要。光化学氧化法中可以利用的波长范围是200nm~700nm即紫外光与可见光范围。光化学氧化在大气污染治理和废水处理方面都有应用其根据氧化剂种类不同可分为UV/O3、UV/H2O2、UV/Fenton等系统。不管哪个系统光化学反应一般都是通过产生羟基自由基来对有机物进行降解。如UV/O3系统液相臭氧在紫外光辐射下会分解产生羟基自由基紫外线吸收率在253.7nm处达到最大可将大多数有机物氧化成CO2和水用于处理工业废水中的铁氰酸盐有机化合物氮基酸醇类农药含氮、硫或磷的有机化合物以及氯代有机物等污染物。光催化氧化法该法是光催化剂（也称光触媒）在特定波长光源的照射下产生催化作用使周围的水分子和氧气激发形成极具活性的·OH-和·O2自由离子基。光催化氧化技术使用的催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。TiO2是最常用的催化剂在光催化反应中TiO2的光催化活性主要受晶相、晶粒尺寸和比表面积的影响。当晶相确定后晶粒尺寸和比表面积成为TiO2在光催化作用中的重要因素粒径越小光生电子和空穴扩散的时间越短比表面积越大越能有效地吸附水中的污染物质提高光催化性能。当催化剂颗粒尺寸达到纳米级时还可以产生量子效应提高光吸收率和利用率这是目前催化剂研究的一个重要方向。光催化氧化具备无毒、操作条件简单的特点紫外光、模拟太阳光和日光均可作为光源而且可以利用自然条件（如空气）作为催化促进物活性高、稳定性好能使有机污染物彻底降解无二次污染。近几年以来为充分利用自然光降解各类