淺談污水處理中的催化劑

馬皓元

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟水平的提升以及城市化進程的加快，環(huán)境破壞問題逐漸浮出水面，工業(yè)化發(fā)展會對環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞，而要想經(jīng)濟發(fā)展速度加快，就需要以犧牲環(huán)境為代價，這也是多年以來城市發(fā)展必須面對的悖論。因此治理城市污水問題刻不容緩，筆者結(jié)合所學(xué)知識和大量調(diào)查研究，探索污水處理中催化劑的功效，希望通過運用高效的催化氧化技術(shù)處理污水問題，達到保護城市排污要求，因此本文就幾種催化劑以及他們對污水處理的效果進行討論。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境保護；城市污水；催化劑；處理

近年來，我國在經(jīng)濟發(fā)展上取得的進步另世界各個國家為之矚目，而經(jīng)濟建設(shè)是改變國民生存狀態(tài)最重要的因素，只有經(jīng)濟得到發(fā)展，才能達到我國建設(shè)小康社會的目標，而在經(jīng)濟加速發(fā)展的同時，環(huán)境問題也成為困擾我國社會進一步發(fā)展的重要問題，人們生活水平在不斷提高，對于環(huán)境的要求也不斷加重，而環(huán)保意識的增強也促使環(huán)境污染問題受到社會各界的重視。我國在發(fā)展經(jīng)濟初期也曾犯過先污染后治理的錯誤，隨著觀念的改變，我國政府也在不斷提升污染處理技術(shù)，在處理技術(shù)研發(fā)上一直力求以發(fā)達國家技術(shù)模板為準，通過加大資金投入和力度保護環(huán)境，與此同時，也在盡量關(guān)閉高污染率的工廠，避免開展耗能量高污染中的項目，一方面治理已經(jīng)出現(xiàn)的污染現(xiàn)象，另一方面避免更重的污染源出現(xiàn)，我國提倡使用節(jié)能方法處理污染問題，因此結(jié)合當下在污水處理方面的技術(shù)，本文主要討論氧化劑處理污水的措施。

一、納米催化氧化

我國納米技術(shù)的研發(fā)很早，但在實踐中使用納米技術(shù)是從最近幾年開始的，納米技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)中起到極好的效果，因此在污水治理中使用納米催化氧化劑是當下研究的重點。現(xiàn)代污水處理工藝中，使用納米催化氧化技術(shù)相對環(huán)保節(jié)能，主要原理為：在常溫狀態(tài)下，經(jīng)過大量紫外光線照射的納米材料可以在化學(xué)反應(yīng)中生成高氧化性能的羥基自由基，這種氧化能力強的自由基可以降解污水中有毒以及有害的物質(zhì)，由于納米材料密度極大且純度高，產(chǎn)生的自由基在降解功能上要強于普通氧化劑，可以高效快速的處理污水中的有機氧化物，經(jīng)過氧化反應(yīng)生成水和二氧化碳，達到凈化污水的目的。

（一）納米催化氧化技術(shù)處理污水的優(yōu)點

納米催化氧化技術(shù)的主要優(yōu)點是高效且環(huán)保，一方面，相對于使用普通氧化劑處理污水，納米催化氧化技術(shù)節(jié)約時間，在單位時間內(nèi)處理的污水噸數(shù)遠遠高于普通氧化劑，且經(jīng)過氧化反應(yīng)產(chǎn)生的主要降解物為水和二氧化碳，在效率上高于普通氧化劑，產(chǎn)生的降解物不會造成二次污染，一次處理只需幾個小時完成，降解效果明顯。不同于其他類型普通氧化劑只能針對一種污染類型污水進行處理的情況，納米催化氧化技術(shù)可以降解多種有機物，一次研發(fā)投入可以運用于多種類型污水治理，盡管納米技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費以及造價相對較高，但是成品高效，值得大力推廣。其次納米催化氧化劑對于多環(huán)芳烴類有機物的降解效率最佳，在操作上更容易實現(xiàn)，適用于大多數(shù)工業(yè)工廠的污水處理，目前由于城市環(huán)境保護條件要求，大量一線城市政府禁止城市內(nèi)建設(shè)化工廠，大量化工廠建立在郊區(qū)，這種方法看似緩解了城市污染困境，實際上治標不治本，造成大量化工廠違法排泄工業(yè)廢水，這種現(xiàn)象屢禁不止，因此對于政府而言，選擇推廣使用高效環(huán)保的納米催化氧化技術(shù)，幫助化工廠解決污水排放問題，是解決環(huán)境污染困境的最佳方式。目前在使用前景上最廣闊的是納米二氧化鈦催化氧化技術(shù)，一方面二氧化鈦原材料屬于環(huán)保材料，制成納米催化氧化劑后，在處理污水時不會造成二次污染，另一方面納米二氧化鈦催化氧化劑只需利用太陽能即可大量生產(chǎn)，工藝相對簡單，在成本節(jié)約上也遠遠強于其他類型氧化劑。城市日常排放的生活污水含有大量有機污染物，而納米二氧化鈦催化氧化技術(shù)在處理有機污染物上效果顯著。

（二）納米催化氧化技術(shù)的使用范圍

納米催化氧化技術(shù)在處理毛紡染廢水上效果最佳，主要原理為：在玻璃反應(yīng)器中填充納米二氧化鈦膜覆蓋的填充料，將廢水灌注在玻璃反應(yīng)器中并利用潛水泵輔助循環(huán)催化氧化反應(yīng)，暴力填充料表面的納米二氧化鈦催化氧化劑與廢水解除，可以高效講解其中的有機污染物，且可以循環(huán)注入廢水使用價值極高。另外納米二氧化鈦催化氧化劑也能處理廢水中的油脂，例如脂肪烴等，含油廢水也能使用這種技術(shù)進行有機酸降解。與此同時納米二氧化鈦能降解農(nóng)業(yè)廢水中的有機磷，納米催化氧化技術(shù)能吸附農(nóng)藥廢水中的有機磷并進行光催化，在光照中進行有機磷降解。

二、光催化氧化

光催化氧化技術(shù)是近年新型的技術(shù)，盡管我國經(jīng)過了多年探索研發(fā)才得以實踐，但在污水處理中已經(jīng)取得一定成績，相對于納米催化氧化技術(shù)，光催化氧化技術(shù)在處理污水時需要的時間更多，但處理效果更佳，對工業(yè)廢水和生活廢水中的污染物處理更透徹，能將大量有機物完全降解成無機物，在避免二次污染上效果更好，光催化氧化技術(shù)使用方法簡單，適用于大量推廣，但收到技術(shù)研發(fā)水平的制約，光催化氧化技術(shù)不能完全回收二氧化鈦粉末，這是這種催化氧化技術(shù)目前無法克服的缺點，也是處了時間限制外限制光催化氧化技術(shù)在實踐中大量應(yīng)用的原因之一。但隨著進一步的研發(fā)，目前已經(jīng)開發(fā)出可以將活性炭粉末和二氧化鈦合成的催化氧化膜，這種膜附著性極佳，幫助污水處理后進一步回收二氧化鈦，也促進了光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用。

三、二氧化氯催化氧化

相對于生活費水中有機物含量過高，工業(yè)廢水中含有的大量化工廢料是我國污水環(huán)境污染中最嚴重的問題，工業(yè)廢水排放至河流或地下河中，化工廢料無法講解，對河水中生物造成的影響最大，舉例說明，一家造紙廠排放到河流中的紙漿水可以瞬間毒死河水中的魚，而化工廢水的處理也是污水治理最需要攻克的難關(guān)。化工廢水中鹽含量高，毒性大，處理工藝復(fù)雜，一旦處理不當直接排放，會對當?shù)厝说挠盟踩娃r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重影響，因此處理工業(yè)污水需要使用Fenton試劑，盡管處理經(jīng)濟成本高，但是效果好且不易造成二次污染。目前我國在處理工業(yè)廢水時主要選擇使用二氧化氯催化氧化技術(shù)，主要機理為：二氧化氯具有強氧化性能，廢水處理中使用表面催化劑，同時投放二氧化氯，將工業(yè)廢水中的有機物催化氧化成小分子有機物，這種措施能提升廢水的生化性能，進一步使用二氧化氯能將小分子有機污染物降解為二氧化碳和水，達到根治的效果。

四、結(jié)束語

綜上所述，納米催化氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)以及二氧化氯催化氧化技術(shù)等高效催化氧化技術(shù)具有極高的應(yīng)用前景，通過進一步研發(fā)降低制作成本，即可在我國大范圍推廣，盡管基于技術(shù)水平的限制，在實際應(yīng)用中還存在一些問題亟待進一步去完善，但是相信使用催化劑解決污水治理問題將會取得更多進步。

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