工業(yè)廢水處理中催化氧化法的應用研究

鐘軍 夏菲菲

摘要：針對目前工業(yè)廢水處理中催化氧化法應用存在的問題，文章從實踐角度出發(fā)，分析了催化氧化法的應用要點，并提出了實踐控制策略。

關鍵詞：光催化氧化法;Fenton試劑;濕式催化氧化法;電催化氧化法

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.065

Abstract： In view of the problems existing in the application of catalytic oxidation in industrial wastewater treatment， this paper analyzes the application points of catalytic oxidation method from the practical point of view and puts forward the practical control strategy.

Key words： Photocatalytic oxidation; Fenton reagent; Wet catalytic oxidation; Electrocatalytic oxidation

1 研究工業(yè)廢水處理中催化氧化法應用的現(xiàn)實意義

現(xiàn)代化經濟快速發(fā)展背景下，科研人員越來越注重工業(yè)生產對環(huán)境帶來的污染影響。工業(yè)廢水，作為具有高濃度且難降解的有機污染物，針對其影響所采用的生物處理方式存在限制性。為實踐工業(yè)生產建設的可持續(xù)發(fā)展道路，相關人員應加大催化氧化法的應用研究力度，即通過提高氧化反應速率以及控制工業(yè)廢水濃度，來使工業(yè)廢水處理工作的成本與效用得到最具適用性的控制。如此，工業(yè)生產過程，就能以低污染與高效率狀態(tài)，服務于所處的行業(yè)發(fā)展，進而在提升人們物質生活水平的同時，達到預期的可持續(xù)建設目標[1]。

2 工業(yè)廢水處理中催化氧化法的應用要點

2.1 光催化氧化法

工業(yè)污水處理在采用光催氧化法過程中，主要以兩種方式作用，即相光催化氧化法與非均相光催化氧化法。前者，主要采用三價鐵離子與二價鐵離子，即運用Fenton試劑法，將太陽能利用起來，以提高過氧化氫的作用效果。后者，非均相光催化氧化法，則是利用將光敏化半導體材料作為催化劑，以使TiO2完成形態(tài)與改造。

2.2 Fenton試劑催化氧化法

利用該試劑進行的催化氧化，主要是經過氧化氫與二階鐵離子。最早，研究人員發(fā)現(xiàn)二價鐵離子能夠通過過氧化氫加速蘋果酸氧化，進而發(fā)現(xiàn)了Fenton試劑。最初的試劑使用多作用于有機合成。隨著科學技術水平的不斷提升，逐漸被運用于到苯酚廢水的處理。這是Fenton試劑首次運用到工業(yè)廢水的處理工作中，成功實現(xiàn)了催化氧化工業(yè)廢水的目標[2]。

2.3 電催化氧化法

目前，采用以往溶解水中金屬陽離子的還原處理方法，無法滿足工業(yè)生產有機水污染日益嚴重的處理需求。為此，研究人員將電化學方法納入視線，即采用水處理裝置，并通過在電壓作用下讓水分子與含有催化活性的陽極進行反應，以為高氧化還原電位的自由基提供條件。而后，就可與工業(yè)廢水中的目標有機分子反應，進而通過損壞分子結構來完成有機物的清除處理。這是未來工業(yè)有機廢水處理的主要方法[3]。

經對電催化氧化法的實際應用情況進行分析，發(fā)現(xiàn)處理有機廢水包含以下三方面優(yōu)勢：（1）造價成本低，控制便捷且工藝靈活度高，能夠以獨立狀態(tài)處理工業(yè)廢水。（2）能夠采用礦化分解方式來處理工業(yè)廢水中的有機物，且不會出現(xiàn)生物污染。而且，電化學法應用形成的具有強氧化性的活性自由基，可將工業(yè)廢水力的危害生物進行有效清除。（3）作為清潔能源，電能，其能夠以再生狀態(tài)、高使用率狀態(tài)以及無污染狀態(tài)，來達成工業(yè)生產建設的環(huán)保目標[4]。

2.4 濕式催化氧化法

20世紀70年代，相關人員就著手進行了濕式催化氧化法的科研工作，其是在濕式氧化法運用基礎上，且能夠在多種有毒及不易溶解的高濃度有機工業(yè)廢水中發(fā)揮作用。具體來說，就是將工業(yè)廢水設置在高溫環(huán)境，采用氧化劑，即含氧氣體，并使其與催化劑進行融合，以為工業(yè)廢水中的有機物進行化學反應提供條件。這里的催化劑有：TiO2、Mn、TrO2、Co、Fe以及Ni等。實際運用過程，濕式催化氧化法可使能量得到逐級使用，且在提升能量使用率的同時，降低能量損耗影響。此方法運用，因所需的反應條件眾多，工藝系統(tǒng)運行的造價成本較高，多在發(fā)達國家使用。故而，工業(yè)廢水處理科研人員正研發(fā)更趨效率與催化劑，來擬不方法運用的高成本缺陷[5]。

2.5 其他催化氧化法

對于工業(yè)生產中廢水處理，還可采用含鈷催化氧化物或是活性炭作為催化劑，來提高廢水處理工作的開展效率。如，在處理含硫工業(yè)廢水過程中，應明確每個物質含量的情況下，將MnSO4作為催化劑，以提高反應速度，進而提升氧化分解性。這種減少反應時間且保證處理效果的催化氧化法，能夠大幅提升試劑使用率。

3 工業(yè)廢水處理中催化氧化法的應用控制實例

3.1 CiO2氧化法

工業(yè)廢水處理工作運用CiO2氧化法，就是將甲醛經氧化生成CO2與甲酸。此時，經CiO2氧化的甲醛工業(yè)廢水的反應趨于平穩(wěn)，去除率高達80%。在pH值方面，其是判斷氧化反應效果的關鍵指標，而中性，是代表甲酸廢水最理想反應環(huán)境[6]。

3.2 催化臭氧氧化法

工業(yè)廢水中的有機污染物清除工作過程，臭氧氧化法的應用，可實現(xiàn)諸多有機物的降解處理，以提高性能效果。如，甲醛廢水的處理，相關人員利用TiO2/SiO2催化劑，經催化臭氧氧化，加大了臭氧流量與pH值溶液，降低了甲醛濃度，成功提高了對甲醛的清除能力。

3.3 H2O2/Fe2+處理高濃度廢水

以工業(yè)甲醛廢水處理過程為例，高濃度的甲醛廢水，應對應高級氧化技術，即Fenton試劑作用于實際操作。此過程，試劑中的Fe2+與H2O2可提高工業(yè)廢水的處理效果。究其原因，F(xiàn)e2+與H2O2可通過分解成自由基狀態(tài)，進行反應催化劑作用，以解決高濃度甲醛工業(yè)廢水的污染影響。對于反應過程催化劑與雙氧水的投入量，應根據反應時間與反應溫度進行確定，以使甲醛去除率達到90%以上。值得注意的是，工業(yè)廢水處理技術科研環(huán)境的多元化發(fā)展，使得不同技術應用于不同廢水類型呈現(xiàn)出針對性。為使技術運用達到工業(yè)生產建設的經濟性、高效性以及實用性，應不斷加強科研力度，以提高催化氧化法的運用水平，進而保證處于高速發(fā)展背景下工業(yè)生產廢水處理工作開展效率[7]。

4 結束語

綜上所述，催化氧化法，在工業(yè)廢水處理工作中的效果，是落實行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。相關建設者應結合工業(yè)廢水的有機物實際情況，來選用催化物與處理方法。事實證明，只有這樣，才能使催化氧化法在工業(yè)廢水污染控制工作中的效果充分發(fā)揮出來，進而規(guī)避先建設后治理的負面影響。故，相關人員應將上述分析內容與科研結果更多地作用于不同生產建設條件與廢水有機物環(huán)境，進而降低工業(yè)生產對生態(tài)環(huán)境帶來的影響。

參考文獻

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[2]常曉梅.催化氧化法處理氯苯硝化廢水的研究與探索[J].赤峰學院學報（自然科學版），2018，34（04）：83-84.

[3]陳金燦，周贊民.MBBR-超濾-催化氧化組合工藝處理工業(yè)廢水的中試研究[J].廣東化工，2018，45（06）：170-172.

[4]譚玉虎，孫戈，劉柏年.電催化氧化法處理含氨氮廢水及工藝設計方案[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（34）：39-40.

[5]孫大鵬.電催化氧化處理染料工業(yè)廢水的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景淺析[J].綠色科技，2015（04）：188-190.

[6]張哲，林書昌，楊佳霖.催化濕式氧化法在造紙及其他工業(yè)廢水處理中的應用研究進展[J].湖北造紙，2014（02）：1-4.

[7]魏日出，陳洪林，張小明.濕式催化氧化法處理含高濃度甲醛的草甘膦廢水[J].分子催化，2013，27（04）：323-332.

收稿日期：2019-04-26

作者簡介：鐘軍（1988-），男，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為工業(yè)廢水中催化氧化法的應用。