微波輔助綠色污水處理技術的研究進展

摘 要:本文對微波技術在水處理技術中應用進行了綜述。討論了微波輻射技術用于污水處理領域中的研究現狀。分析了微波輔助處理污水綠色發展階段中存在的問題，并提出了相應的意見和建議。展望了微波輔助處理污水的應用前景。

關鍵詞:污水污泥處理新技術微波

中圖分類號:TQ9文獻標識碼: A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0144-01

1 微波輻射技術在污水處理中的應用

污水處理研究隨著科技水平的提高，各種新的處理工藝不斷地被研究開發。微波輻射處理技術是一項嶄新的技術，但其在水處理領域中的發展速度相當驚人。Tai等利用顆粒活性炭吸附水溶液中的苯酚，然后將活性炭放入功率為1000W的微波爐中輻照，150～180s之后苯酚被完全氧化成H2O和CO2，實驗結果表明，在微波場中，活性炭表面“熱點”的溫度高達1200～1800℃。Liu用微波輻射法氧化甲苯，以V2O5/TiO2為催化劑，反應體系達到500K時就能使其氧化成苯甲酸(傳統的方法需要在600K的條件下)，由于單純的微波能(10-5eV)并不能打開此類化學鍵，從而進一步驗證了在微波場中催化劑表面“熱點”的存在。王金成等采用微波輻射分別去除了廢水中的活性艷藍KN-R染料。結果表明，該方法具有快速、高效、不污染環境等優點，處理效果與微波輻射功率、輻照時間和活性碳用量等因素有關。Radoiu等研究了溶劑(包括正己烷、正庚烷、甲醇和四氫呋喃)和催化劑的種類(包括沸石HZSM5、絲光沸石、蒙脫石KSF和K10、鋁和膨潤土等)以及催化劑的活性對微波輻射處理2-叔丁基苯酚的影響，在微波輻射下，各種催化劑的活性都有較大的提高，反應時間也比傳統方法短。另外，如果有微波輻射，在較低溫度下反應就能進行，而傳統方法在同樣溫度下則不能進行。從上述可以看出微波輻射可以解決普通的的方法無法解決的水處理問題，并且微波無毒無副作用，微波只是一種電磁波輻射后就以能量轉換的方式消失了，而有機物在這個特定的條件下就會生成水和二氧化碳。對環境不會造成任何的影響，可謂是綠色環保。

微波誘導催化氧化技術(MIOP)可以和其它高級氧化技術(AOP)聯合使用，從而縮短處理時間，提高處理效果。Kunz利用H2O2/UV/微波來降解乙二胺四乙酸，6min之后礦化程度超過90%，處理能耗為0.3kW·h/g，而單純的微波輻射或者H2O2/微波輻射工藝則幾乎不能將乙二胺四乙酸完全礦化，H2O2/UV工藝的礦化程度僅為50%左右，用傳統的活性污泥法則需要12d才能達到同樣的處理效果。Horikoshi以TiO2為催化劑，用可見光/紫外光/微波輻射法處理羅丹明B溶液，處理15min和30min后，TOC分別降低43%和62%，出水溫度在55～67℃之間。如果延長反應時間，剩余的40%左右的TOC仍然能夠被氧化;而單純用紫外光照射，TOC去除率分別為11%和30%，可見光/紫外光/微波輻射法在氧化過程中產生大量的OH·、O2·、HOO·和染料自由基以及大量的自由電子，這些自由基具有較高的氧化性，能夠迅速氧化羅丹明B。Hua.Shan Tai和Chih—Ju G.采用第一種方法，先將苯、甲苯、二甲苯及苯酚等污染物吸附到顆粒活性炭上，隨后用微波輻射活性炭上吸附的污染物。結果顯示，微波輻射1.5min后，苯、甲苯、二甲苯被完全降解成無毒CO2和H2O，4min后苯酚被完全降解為CO2和H2O。實驗還發現在微波輻射下，活性炭粒子的快速升溫有利于提高有機污染物的分解速率。微波的快速加熱是普通的加熱方法無法比擬的，從上邊的試驗數據中可以明顯的看出微波加熱可以幾分鐘就能完成，而且可以形成“熱點”，熱點的溫度可已達到上千攝氏度，這個溫度是微波加熱的這用條件普通加熱的方法無法達到的。

2 微波Fenton用于處理污水

可溶性亞鐵鹽與過氧化氫的組合即稱為Fenton試劑，是一種氧化能力很強的氧化劑。l964年，H.R.Eisenhauer首次使用Fenton試劑處理苯酚廢水和烷基廢水，Fenton試劑才開始應用于廢水處理。Fenton試劑氧化有機物是通過Fe2+和H2O2作用，產生羥基自由基(·OH)，有很高的電極電位，氧化能力僅次于氟。Fe2+和H2O2在酸性條件下生成的羥基自由基能夠氧化打破共軛體系結構，使之變成無色的有機小分子乃至進一步礦化，從而達到降低TOC和COD的目的。

微波能促進H2O2降解低濃度有機廢水。高濃度有機廢水降解，需要采用催化氧化法，并結合有效的促進手段，如微波－Fenton法(Fe2+－H2O2)，微波-Fenton法處理高濃度有機廢水可認為是在一般Fenton 法的基礎上，利用微波和高級氧化過程的協同作用，促進HO·破壞有機物的鏈狀體系，從而達到降解的目的。微波-Fenton法處理污水提高了Fe2+和H2O2的利用率。微波-Fenton法能快速、有效地降解高濃度有機廢水。微波－Fenton法比加熱－Fenton法的效果更好，可能是微波非熱效應的結果。

3 結語

雖然微波誘導氧化處理高濃度有機廢水還處于研究階段，但是由于微波作用的特點，該技術在環境污染物處理中的應用和綠色環保無污染等優越性，使得水處理工作者們投入到使用微波法處理高濃度有機廢水的研究和應用。隨著科學技術的進步和人們對環境保護的重視程度的加強，微波輻射技術的不斷完善，微波輔助處理污水綠色發展階段即將到來。

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