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臭氧催化氧化工藝


一、臭氧催化氧化工藝簡介

臭氧在化學(xué)性質(zhì)上主要呈現(xiàn)強氧化性,氧化能力僅次于氟、·OH 和O( 原子氧) ,其氧化能力是單質(zhì)氯的1.52倍。在水溶液中,臭氧污染物反應(yīng)機理主要有臭氧直接氧化和自由基間接氧化反應(yīng)兩種。

直接氧化反應(yīng)

臭氧與水中有機污染物之間的直接氧化反應(yīng),可以分兩種方式:
(1) 親電取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在分子結(jié)構(gòu)中電子云密度較大的位置。在帶有—OH、—CH3、—NH2等取代苯基結(jié)構(gòu)的分子中,苯環(huán)中鄰、對位上碳原子的電子云密度較大,這些位置上的碳原子易與臭氧發(fā)生親電取代反應(yīng)。
(2) 偶極加成反應(yīng)。由于臭氧分子具有偶極結(jié)構(gòu)( 偶極距約為0. 55D) ,所以臭氧分子與含不飽和鍵的分子相互作用時,可進(jìn)行偶極加成反應(yīng)。一般而言,臭氧的直接氧化反應(yīng)速率較慢,而且反應(yīng)具有選擇性,所以其降解有機污染物的效率較低。

自由基間接氧化反應(yīng)

(1)自由基間接氧化降解按反應(yīng)過程可以粗略分為兩個階段:第一階段為臭氧的自身分解產(chǎn)生自由基。當(dāng)溶液中存在引發(fā)劑如OH -等時可以明顯加快臭氧分解產(chǎn)生自由基的速度。在第二階段中,·OH與分子中的活潑結(jié)構(gòu)單元( 如苯環(huán)、—OH、—NH2等) 發(fā)生反應(yīng),并引發(fā)自由基鏈反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,分子結(jié)構(gòu)被氧化破裂,分解轉(zhuǎn)化為小分子有機物,如甲酸、乙酸等,或進(jìn)一步將這些有機小分子完全礦化( 以總有機碳( TOC) 為測試指標(biāo)) 為CO2和H2O,從而達(dá)到降低出水中COD( 化學(xué)需氧量) 和提高處理后廢水的可生物降解性的目的。
(2)·OH自由基的反應(yīng)選擇性很小,當(dāng)水中存在多種污染物質(zhì)時,不會出現(xiàn)一種物質(zhì)得到降解而另一種物質(zhì)濃度基本不變的情況。
臭氧與水中抗生素的反應(yīng)較為復(fù)雜,在一個反應(yīng)體系中,往往既出現(xiàn)臭氧直接氧化反應(yīng),又出現(xiàn)自由基間接氧化反應(yīng)。溶液的pH 值對O3氧化反應(yīng)選擇何種機理起決定作用,在強酸性介質(zhì)中以直接氧化反應(yīng)為主,而在堿性介質(zhì)中則以自由基間接氧化反應(yīng)為主。
本工藝包在臭氧接觸反應(yīng)池中增加固體催化劑,以進(jìn)一步提高臭氧催化氧化的效果。

二、催化劑技術(shù)參數(shù)及說明

1、用途和性能

青島派尼爾環(huán)保生產(chǎn)的PNCH系列催化劑適用于印染廢水、煉油廢水、含酚廢水、焦化廢水等難降解有機廢水的處理,尤其對于高含鹽量、難生化降解的有機廢水具有很好的處理效果,具有去除效率高、壽命長等特點。
該類型催化劑能夠促進(jìn)臭氧(雙氧水)快速分解成羥基自由基,羥基自由基在水中是一種強氧化劑,從而快速氧化分解難降解有機化合物,使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
       PNCH系列主要成份:活性氧化鋁載體,包含氧化銅、氧化錳、氧化鐵、氧化鈰等
該類型催化劑,具有高強度、耐沖刷等性能,能夠有效抗擊廢水對主催化劑的沖擊,降低阻力;同時能夠提高臭氧在廢水中的溶解度,對廢水中COD的降低效果明顯,脫色效果也很好(脫色效果好,去除COD效果更好些,綜合處理能力好)。

2、質(zhì)量指標(biāo)

PNCH系列氧化鋁載體:
堆密度:g/ml 0.65~0.75 粒徑:mm 3.0~5.0
比表面積:m2/g >280 孔徑:mL/g >0.4
抗壓強度:N/顆 >150 空速: 1~5

3、使用說明

水處理氧化增強型催化劑主要使用臭氧為氧化劑(也可用雙氧水,雙氧水用量在0.5~1‰),每立方污水用臭氧量在50~100g根據(jù)水的污染程度來確定,以尾氣中含20%左右的臭氧(中試過程中確定用量),作用過程中由于污染物的種類不同,沉淀的情況有差異,一般1個周左右需要進(jìn)行反沖,沖洗掉催化劑上的污物。催化劑的投入量是每小時水量的20%~100%,反應(yīng)時間45分鐘~2小時之間。催化劑的脫除率在原來的基礎(chǔ)上上升15~40%;使用奉命>5年。

三、臭氧催化氧化工藝流程圖


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