微波诱导活性炭催化氧化技术处理有机废水方法

 行业新闻     |      2020-09-17 14:26

慧聪水产业网微波引诱催化氧化技巧(MICOP)是将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某些“敏化剂”的固体催化剂床名义上,通过名义点位与微波能的强烈彼此作用,从而抉择性地升高某些名义点位的温度,当反应物与其接触时就可能产生化学催化反应〔1,2〕。污水处理设备主要目的是将生活污水和与之相类似的工业有机废水处理后达到回用水质要求,使废水处理后资源化利用。在总结国内外先进经验的基础上,不断改进污水处理工艺,促进了污水处理设备的大发展。
活性炭作为一种精良的吸附剂已在废水处理中得到普遍利用〔3〕,同时活性炭还是一种电阻型吸波资料,干燥后的活性炭在微波辐照下能疾速吸波升温,20s时温度即可达到1000℃以上。活性炭的强吸波性使其可作为“敏化剂”,已普遍用于微波法治理环境沾染物中〔4,5〕。微波引诱活性炭催化氧化技巧已成为国内外处理高浓度难降解有机废水的研究热点之一。笔者对微波引诱活性炭催化氧化的机理进行了论述,并对该技巧的处理后果、发展方向进行了剖析,以期为工程利用供给实际领导。
目前研究认为微波引诱活性炭催化氧化的反应机理为“热点效应”与“羟基自由基实际”。
“热点效应”又称“过热效应”,即活性炭强烈接收微波能,其某些名义点位很快达到高温,从而形成活性中心,当溶液中的有机物与这些点位接触时即可产生化学反应,终极降解为CO2跟H2O,同时在催化剂-活性炭名义产生空位,从新吸附溶液中的有机分子,这一动态均衡的一直进行导致反应器中的有机物分子逐步被降解。李雨等〔6〕研究发明当活性炭投加量达到一定比例时,微波场中的活性炭会呈现“打火”景象。彭金辉等〔7〕研究认为微波加热活性炭时,活性炭并不是被整体加热,而是在名义处的某些点位产生“打火”,从而被敏捷加热,即便活性炭温度达到950℃,也会产生类似景象。HuashanTai等〔8〕利用颗粒活性炭吸附水溶液中的苯酚,之后将活性炭放入功率为1000W的微波炉中辐照,150~180s后苯酚完全降解成H2O跟CO2。实验结果表明,在微波场中活性炭名义“热点”处的温度高达1200~1800℃,恰是这些“热点”处理分解水中的有机物。
微波催化氧化法的羟基自由基实际是近年来提出的。污水处理设备主要目的是将生活污水和与之相类似的工业有机废水处理后达到回用水质要求,使废水处理后资源化利用。在总结国内外先进经验的基础上,不断改进污水处理工艺,促进了污水处理设备的大发展。羟基自由基(·OH)氧化性极强,可诱发一系列自由基链反应,直接降解水中的各种沾染物,终极将沾染物降解为CO2、H2O跟其余矿物盐。羟基自由基氧化效力高、氧化速度快,是很多高等氧化工艺如湿式氧化法、超临界水氧化法、光化学氧化法、电化学氧化法、声化学氧化法及相应催化氧化法的氧化主体。
S.Horikoshi等〔9,10,11〕将微波技巧与光催化降解技巧结合处理难降解有机沾染物,其研究认为微波辐照大大增进了·OH的形成,增加了TiO2的名义活性,从而进步对有机沾染物的降解效力,实验还证明单独微波辐照不能产生·OH。路建美等〔12〕在研究单体均聚与共聚反应时发明微波辐照能增加反应中的自由基数量。其认为体系中的极性分子接收微波能后,极性键高速旋转、振荡并产生断裂,从而产生更多自由基。张耀彬〔13〕发明单独采取微波加热时,水溶液中不产生羟基自由基,这是因为微波能不足以破坏或重组化学键〔14〕;当活性炭存在时,水中的活性炭在微波辐照下能达到局部(霎时)高温,而此时水仍坚持液相状况,类似于湿式空气氧化的前提,从而产生·OH。XieQuan等〔15〕研究发明微波、活性炭跟氧源是微波引诱活性炭催化降解有机物时产生·OH的必不可少的3个前提。
目前大多数微波引诱活性炭催化氧化研究都是在改革后的家用微波炉中进行的,常用的微波炉多为格兰仕、LG跟夏普等品牌,如表1所示〔16,17,18,19,20,21,22,23,24〕。
采取改革的家用微波炉进行研究虽已获得一定结果,但仍存在诸多不足:
  (1)家用微波炉的工作波为脉冲式的半波倍压整流制式,属于间歇式加热,而且微波炉内的有效功率受电网电压稳定的影响较大;
  (2)家用微波炉的加热范畴重要集中在炉腔底部的托盘上,对水样跟催化剂的加热不均匀:
  (3)功率密度比较低,一些对场强请求较高的实验无奈在家用微波炉内实现;
  (4)家用微波炉无奈为中试设备的设计供给正确的数据,而且一些被家用微波炉所否定的实验,有可能在专用微波反应器内获得胜利。
专用微波反应器个别采取微波功率主动变频把持跟非脉冲连续微波加热技巧,可主动调剂跟把持反应进程,达到正确的温度跟反应进程把持后果,微波作用时光更长,产率更高。生活污水处理设备在总结国内外先进经验的基础上,不断改进污水处理工艺,促进了污水处理设备的大发展。 有些反应器同古设备了电磁跟机械两种搅拌方法,在反应进程中可进行冷凝回流、滴液及分水等操作。专用微波反应器可为工程利用装置或设备的设计制造供给坚固参数,对设备放大跟实际工程利用有很强的领导意思。微波引诱活性炭催化氧化废水的研究中重要利用NJL07-3型、MAS-1型跟MCL-3型微波反应器,见表2〔25,26,27,28,29,30,31,32〕。一体化废水处理设备。
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