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廢水處理中的催化氧化。

目前污水深度處理工程可行的技術(shù)不多:活性炭吸附、其他化學(xué)吸附劑、芬頓氧化、膜法、曝氣生物濾池等。雖然各有優(yōu)勢(shì)，但也有一定的局限性。相比之下，催化臭氧氧化是一個(gè)綠色的過程。

1.為什么說污水深度處理工程的可行技術(shù)不多？
簡單描述幾個(gè)過程�；钚蕴课�附:水處理效果好，除了成本高，再生廢碳量在10‰左右，活性炭再生工藝是個(gè)問題；其他化學(xué)吸附劑:脫附需要酸堿，脫附液達(dá)到3–5%，也是個(gè)難題。Fenton法屬于氧化法，有機(jī)物去除效果還是不錯(cuò)的，但是硫酸亞鐵的用量是千ppm，雙氧水和液堿等。，其僅去除約100ppm的化學(xué)需氧量，并且污泥產(chǎn)生和鹽產(chǎn)生變得越來越成問題。膜法和曝氣生物濾池都有其局限性。
2.為什么催化臭氧氧化是綠色工藝？
催化臭氧法氧化有機(jī)物的原理和芬頓法相同，都是依靠OH。但是產(chǎn)生OH的方式不一樣。芬頓過程依靠Fe2+在酸性條件下催化H2O2，屬于均相催化。不僅需要添加化學(xué)藥品，而且中和后還會(huì)產(chǎn)生大量的鐵泥和硫酸鹽。但催化臭氧依賴于“過渡金屬化合物”，催化劑是固相、多相催化、真正的催化劑，在pH中性條件下催化，不產(chǎn)生泥或鹽。
3.應(yīng)用于深度處理時(shí)，臭氧為什么一定要催化？
雖然臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，但它可以氧化多種有機(jī)物。但是要明白一個(gè)概念:能氧化不代表能完全氧化。大分子有機(jī)物被氧化成小分子醇、醛、有機(jī)酸等。，有機(jī)物沒有被去除，甚至TOC值也沒有變化。此外，臭氧不能直接氧化生化出水的多種有機(jī)物。大量實(shí)驗(yàn)表明，臭氧直接氧化法對(duì)大部分廢水生化出水的化學(xué)需氧量去除率僅為10-20%。臭氧經(jīng)催化后分解生成OH，不僅氧化能力更強(qiáng)，而且氧化有機(jī)物種類更多。

4.為什么催化臭氧在深度處理中的應(yīng)用是一個(gè)新的過程？
工程界有人認(rèn)為，臭氧在水處理中的應(yīng)用有很多工程實(shí)踐，即臭氧在供水中的消毒和工業(yè)廢水的脫色。但臭氧在深度處理中的應(yīng)用與前兩者完全不同。消毒只需要破壞細(xì)胞的生理功能，不需要改變有機(jī)物的分子形態(tài)；脫色只需要改變分子結(jié)構(gòu)中的顯色基團(tuán)；深度處理要求有機(jī)物完全氧化。劑量上，消毒只需要2–3ppm；在深度處理中，要加幾百ppm；更需要使用催化劑。
5.鐵基催化劑有什么特點(diǎn)？有多少種？
“過渡金屬化合物是臭氧催化劑”。鐵是一種過渡金屬，它的化合物也是催化劑。據(jù)報(bào)道，F(xiàn)e3O4和Fe2O3具有催化作用。我們研制的催化劑主要涉及FeOOH，它有多種晶型，如α-、γ-、β-、ε-等。獲得發(fā)明授權(quán)的催化劑有四種:(1)將鐵礦石和鋸末還原焙燒成顆粒，然后進(jìn)行表面改性；(2)羥基氧化鐵；由芬頓鐵泥制成；(3)FeOOH；通過分離紅土鎳礦制備；(4)鐵屑的表面改性。
至于純物質(zhì)的催化能力，學(xué)術(shù)界有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，固相含OH的過渡金屬化合物容易催化生成OH。然而，各種催化組分的催化能力在工程實(shí)踐中意義不大，主要是因?yàn)榇呋瘎┑目偭俊?/span>
大多數(shù)通過浸漬和燒結(jié)制備的催化劑的催化成分只有幾十微米厚。我們的催化劑和他們不一樣，前(2)和(3)是內(nèi)外都有效的催化成分。第一種(1)和第四種(4)可以在氧化環(huán)境中保持和重整催化劑表面的有效催化組分，因此它們具有持久的催化能力。
6.臭氧在深度處理中的應(yīng)用有哪些技術(shù)難點(diǎn)？
臭氧比空氣重，溶解度是氧氣的13倍。關(guān)鍵的臭氧不是穩(wěn)定的氣體。常溫下在純化水中的半衰期只有20分鐘，溫度和雜質(zhì)對(duì)臭氧的半衰期影響很大，一般在工業(yè)廢水中只有幾分鐘。深度處理工藝的關(guān)鍵是在臭氧無效分解之前，通過催化臭氧有效分解產(chǎn)生OH。因此，反應(yīng)器單位體積的催化劑表面積(不同于催化劑比表面積的概念)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。簡單來說:催化劑用量較多；三相傳質(zhì)條件更好。
7.鐵屑基催化劑有什么特點(diǎn)？有哪些高超的技術(shù)？
鐵屑被改性形成FeOOH，F(xiàn)eOOH是一種有效催化臭氧的催化成分。另一方面，它凈化了成分，保護(hù)了廢鐵中的零價(jià)鐵。因此，改性鐵屑成為催化臭氧反應(yīng)器中的化學(xué)填料，其比表面積比市售填料拉西環(huán)和鮑爾環(huán)高7-8倍。成品鐵屑基催化劑制成規(guī)整填料，或單元化填料，如“蜂窩狀或沙琪瑪”狀，大大提高了工程上的催化效果。
(1)填料規(guī)整化，避免了運(yùn)輸和使用過程中填料表面之間的摩擦，保護(hù)了有效的催化成分羥基氧化鐵；通過表面改性形成；
(2)沙琪瑪狀組合填料雖然孔隙率大，但孔徑小。因?yàn)閛h在水中的壽命只有納秒，即oh不能通過水流擴(kuò)散傳質(zhì)氧化液相中的主要有機(jī)污染物；液體中的有機(jī)物只能通過微觀傳質(zhì)(如布朗運(yùn)動(dòng))在附近氧化。小孔徑規(guī)整填料為此創(chuàng)造了條件。
順便說一下，如果少量使用流化態(tài)的催化劑，在工程上很難起到催化作用。
在合適的參數(shù)范圍內(nèi)壓縮鐵屑，以確保鐵屑基規(guī)整填料具有較大的比表面積、較大的孔隙率、較小的孔徑范圍和較大的孔連通性，是制作規(guī)整填料的關(guān)鍵。
8.催化臭氧工藝對(duì)臭氧發(fā)生器有什么要求？
臭氧消毒中，臭氧濃度很低，所以對(duì)臭氧發(fā)生器沒有要求。在深度處理中，臭氧用量大；并且氧化反應(yīng)困難。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來看，希望臭氧濃度高。因此，供氣濃度高的臭氧發(fā)生器是選擇的方向。對(duì)了，即使臭氧濃度很高，大部分氣體還是氧氣。
臭氧發(fā)生器，有的用純氧源，有的用空氣源。除臭氧濃度外，空氣源會(huì)對(duì)深度處理中總氮的去除帶來負(fù)面影響，不建議使用。這是我們研究的結(jié)果。
9.介紹催化臭氧法的反應(yīng)器類型。
當(dāng)然，水量在3000M3/d以下一般采用效果較好的塔式反應(yīng)器和鋼結(jié)構(gòu)；當(dāng)水量超過5000M3/d時(shí)，考慮工程經(jīng)濟(jì)性，只能采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，流態(tài)設(shè)計(jì)為折流，但水力停留時(shí)間和催化劑用量應(yīng)適當(dāng)加大。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，我們開發(fā)了成品組合包裝。