1.過(guò)氧化氫催化氧化
催化氧化法的種類(lèi)很多，常用的是過(guò)氧化氫氧化法。
過(guò)氧化氫在氧化消毒試劑中具有特殊的地位，因?yàn)樗藦?qiáng)的氧化作用外也具有還原性，而且在水溶液中形成過(guò)氧羥基可是許多污染物迅速水解。過(guò)氧化氫可用于有毒廢棄物的氧化破壞、廢水的消毒、除味，可以滿(mǎn)意地解決許多廢液?jiǎn)栴}。H2O2的特點(diǎn)是在較寬的pH值范圍內(nèi)具有高的反應(yīng)活性，不產(chǎn)生有毒的反應(yīng)產(chǎn)物，另外它比其它氧化劑穩(wěn)定的多。
過(guò)氧化氫與亞鐵離子結(jié)合形成的Fenton試劑，具有*的氧化能力，對(duì)于許多種類(lèi)的有機(jī)物都是一種有效的氧化劑。開(kāi)發(fā)Fenton試劑在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了廣泛的研究。Fenton試劑特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水的氧化處理。
Fenton試劑之所以具有非常強(qiáng)的氧化能力，是由于過(guò)氧化氫在催化劑鐵等存在時(shí)，能生成氫氧自由基（·OH）。氫氧自由基比其他一些常用的氧化劑具有更高的氧化電極電位，因此·OH是一種很強(qiáng)的氧化劑，另外氫氧自由基具有很高的電負(fù)性或親電子性，其電子親和能力為569.3kJ，容易進(jìn)攻高電子云密度點(diǎn)，這就決定了·OH的進(jìn)攻具有一定的選擇性。
2.二氧化氯催化氧化
化工行業(yè)的生產(chǎn)廢水性質(zhì)復(fù)雜，普遍具有“三高一差”的特點(diǎn)，即COD高，含鹽量高，色度高，可生化性差。許多廢水具有較強(qiáng)的毒性，是典型的有毒性難降解有機(jī)廢水。由于其對(duì)微生物具有高毒性，所以難以采用傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)，其它如Fenton試劑、光化學(xué)催化氧化等方法，對(duì)廢水的COD有一定的處理效果，但也由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因，難以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平。因此急需尋找一條處理的新途徑。
二氧化氯催化氧化法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的水處理氧化技術(shù)之一，它是在化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上改進(jìn)、發(fā)展起來(lái)的，并逐漸成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。常用的氧化劑有O3、H2O2、NaClO3及ClO2等，其中，二氧化氯是一種新型氧化劑。
二氧化氯催化氧化的原理就是在表面催化劑存在的條件下，利用強(qiáng)氧化劑——二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機(jī)污染物，或直接將有機(jī)污染物氧化成二氧化碳和水，或?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)污染物，提高廢水的可生化性，能較好的去除有機(jī)污染物。在降解COD的過(guò)程中，打斷有機(jī)分子中的雙鍵發(fā)色團(tuán)，如偶氮基，硝基，硫化羥基，碳亞氨基等，達(dá)到脫色的目的，同時(shí)有效地提高BOD/COD值，使之易與生化降解。這樣，二氧化氯催化氧化反應(yīng)在高濃度，高毒性，高含鹽量廢水中充當(dāng)常規(guī)物化預(yù)處理和生化處理之間的橋梁。
本反應(yīng)的核心為三相催化氧化。這三相分別是：由風(fēng)機(jī)送入塔內(nèi)的壓縮空氣(氣相)，藥劑發(fā)生器產(chǎn)生的氧化劑（液相），和固定在載體上的催化劑（固相），其中催化劑為復(fù)合型貴金屬化合物，正是該催化劑的作用，使空氣中的氧氣也作為氧化劑參與反應(yīng)，從而減少了液相氧化劑的耗量，降低了處理成本，提高了處理效率，又能使反應(yīng)速度大大加快，縮短了廢水在塔內(nèi)的停留時(shí)間。廢水經(jīng)預(yù)處理除去水中雜物后，進(jìn)入催化氧化塔，水中有機(jī)污染物在催化劑的作用下被氧化劑分解，苯環(huán)，雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物被開(kāi)環(huán)，斷鏈，大分子變成小分子，小分子再進(jìn)一步被氧化為二氧化碳和水，從而使廢水中的COD值大幅度降低，色澤基本褪盡，同時(shí)提高了BOD/COD的比值，降低了廢水的毒性，提高了廢水的可生化性，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造條件，使廢水處理后達(dá)標(biāo)排放。
此反應(yīng)的適用范圍: 1 含芳香族類(lèi)化工廢水；2 染料類(lèi)化工廢水；3 醫(yī)藥、獸藥類(lèi)化工廢水；4 含氟、氰類(lèi)化工廢水；5 焦化廢水
特點(diǎn)：
投資省，效果好，工藝流程短，操作簡(jiǎn)便易行，常溫常壓，可間斷運(yùn)行也可連續(xù)運(yùn)行。無(wú)沉渣沉泥產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。
3.催化臭氧化
催化臭氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨(dú)氧化或降解的有機(jī)物氧化的方法，同其他氧化技術(shù)(如O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3、TiO2/UV和CWAO等)一樣，也是利用反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量強(qiáng)氧化性自由基(羥基自由基)來(lái)氧化分解水中的有機(jī)物從而達(dá)到水質(zhì)凈化。羥基自由基非常活潑，與大多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)時(shí)速率常數(shù)通常為106～109M-1·s-1。
可作為催化劑的有：銅系列催化劑、三氧化二鋁基催化劑、銳鈦礦和綠坡縷石基催化劑、金屬釕負(fù)載在二氧化鈰(200m2/g)上作催化劑、過(guò)渡金屬
催化臭氧化對(duì)水中有機(jī)物去除率較單獨(dú)吸附和單獨(dú)臭氧化之和還要高，而且消耗的臭氧量也大為減少；氯化消毒處理時(shí)，催化臭氧化比同樣條件下單獨(dú)臭氧化或臭氧過(guò)氧化氫氧化所需的氯量減少；此外即使在氯化消毒工藝加同樣的氯量，催化臭氧化作為氯化預(yù)處理工藝所產(chǎn)生的三鹵甲烷量較預(yù)臭氧化和預(yù)氯化工藝所形成的三鹵甲烷量少。
4.光催化氧化
光催化氧化以N型半導(dǎo)體為催化劑，各種催化劑活性順序?yàn)門(mén)iO2＞ZnO＞W(wǎng)O3。TiO2是常用的催化劑。TiO2的性質(zhì)，光化學(xué)性十分穩(wěn)定，無(wú)毒價(jià)廉，貨源充足。
光催化氧化法是近20年才出現(xiàn)的水處理技術(shù)，在足夠的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)通常可以將有機(jī)物*礦化為CO2和H2O等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，避免了二次污染，簡(jiǎn)單而有發(fā)展前途。由于以*粉末為催化劑的光催化氧化法存在催化劑分離回收的問(wèn)題，影響了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，研制了一種復(fù)合催化劑膜，是將粉末活性炭和TiO2聯(lián)合固定的一種膜，其催化劑的附著性和去除效果均優(yōu)于純TiO2膜，為光催化氧化技術(shù)找到了更加理想的復(fù)合催化劑及其工程應(yīng)用的方法。
5.納米TiO2光催化氧化技術(shù)
原理和特點(diǎn)
其作用原理是，在紫外光照射下，納米TiO2表面會(huì)產(chǎn)生氧化能力*的羥基自由基(·OH)，使水中的有機(jī)污染物氧化降解為無(wú)害的CO2和水。納米TiO2光催化氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是： ①降解速度快，一般只需幾十分鐘到幾小時(shí)即可取得良好的廢水處理效果；②降解無(wú)選擇性，幾乎能降解任何有機(jī)物，尤其適合于氯代有機(jī)物、多環(huán)芳烴等；③氧化反應(yīng)條件溫和，投資少，能耗低，用紫外光照射或暴露在陽(yáng)光下即可發(fā)生光催化氧化反應(yīng)；④無(wú)二次污染，有機(jī)物*被氧化降解為CO2和H2O；⑤應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的污水都可以采用。
應(yīng)用范圍
（1）有機(jī)磷藥廢水處理。
采用納米TiO2·SiO2負(fù)載型復(fù)合光催化劑，利用其光催化活性及吸附性，能使有機(jī)磷藥在其表面迅速富集，隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)，有機(jī)磷藥的光解率逐漸升高，光照80min，可*降解。
(2)毛紡染整廢水處理。
把表面涂覆有納米TiO2膜的玻璃填料填充于玻璃反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)潛水泵使廢水在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)進(jìn)行光催化氧化處理。由于納米TiO2具有巨大的比表面積，與廢水中的有機(jī)物接觸更為充分，可將它們大限度地吸附在其表面，并迅速將有機(jī)物分解成CO2和H2O，處理效果優(yōu)于生物處理和懸浮光催化氧化處理，COD去除率和脫色率均較高。催化劑能連續(xù)使用，不需要分離回收，便于工業(yè)應(yīng)用。
(3)氯代有機(jī)物廢水處理。
日本東京大學(xué)野口真用納米TiO2光催化劑與臭氧聯(lián)合進(jìn)行水的凈化處理。在模擬廢水處理的試驗(yàn)中，以16mg/L 3-氯酚的水溶液為模擬廢水，分別采用納米TiO2光催化劑與臭氧聯(lián)合、單獨(dú)用光催化劑納米TiO2和單獨(dú)用O3三 種方法對(duì)其進(jìn)行處理。納米TiO2光催化劑與臭氧聯(lián)合處理2 h后，3-氯酚的殘留濃度已為0 ，效果明顯高于其他兩種方法。用內(nèi)表面涂覆納米TiO2光催化劑的陶瓷圓管處理5.5 mg/ L*和三氯乙烯水溶液的試驗(yàn)表明，*在1.5 h后*分解，三氯乙烯也在2 h內(nèi)完 全分解。
(4)含油廢水處理。
含油廢水中所含的脂肪烴、多環(huán)芳烴、有機(jī)酸類(lèi)、酚類(lèi)等有機(jī)物很難降解，使用納米TiO2，利用其光催化降解功能，可以迅速地降解這些有機(jī)物。
應(yīng)用前景
納米TiO2光催化氧化技術(shù)在*降解水中的有機(jī)污染物和可以利用太陽(yáng)能等方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)水中的有機(jī)污染物濃度很高或用其他方法難以處理時(shí)，具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，是其他傳統(tǒng)方法*的，尤其是近年來(lái)率的光催化劑、納米粒子負(fù)載和金屬摻雜、光電結(jié)合的催化方法以及太陽(yáng)能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，使納米TiO2光催化氧化應(yīng)用于水處理領(lǐng)域有著良好的前景。
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