Napredna oksidacijska tehnologija, znana tudi kot tehnologija globoke oksidacije, temelji na uporabi elektrike, svetlobnega obsevanja, katalizatorjev in včasih v kombinaciji z oksidanti za proizvodnjo visoko aktivnih prostih radikalov (kot je HO•) v reakciji, nato pa z dodatkom , substitucija, prenos elektronov, prekinitev vezi itd. med prostimi radikali in organskimi spojinami, se makromolekularna ognjevzdržna organska snov v vodi oksidira in razgradi v nizkostrupene ali nestrupene majhne molekule ali celo neposredno razgradi v CO2 in H2O, blizu popolne mineralizacije. Trenutne napredne tehnologije oksidacije vključujejo predvsem kemično oksidacijo, elektrokemično oksidacijo, mokro oksidacijo, superkritično vodno oksidacijo in fotokatalitsko oksidacijo.
1. Tehnologija kemične oksidacije
Tehnologija kemične oksidacije se pogosto uporablja pri predobdelavi biološkega čiščenja. Na splošno se kemični oksidanti uporabljajo za obdelavo organske odpadne vode pod delovanjem katalizatorjev za izboljšanje njene biorazgradljivosti ali neposredno oksidacijo in razgradnjo organske snovi v odpadni vodi za njeno stabilizacijo.
1.1 Metoda oksidacije z reagentom Fenton
Ta tehnologija je nastala sredi-1890ih let in jo je predlagal francoski znanstvenik HJ Fenton. V kislih pogojih lahko H2O2 učinkovito oksidira vinsko kislino pod katalitskim delovanjem Fe2+ ionov in se uporablja za oksidacijo jabolčne kisline. Že dolgo je glavno načelo Fentona, ki ga ljudje prevzamejo, uporaba železovih ionov kot katalizatorjev za vodikov peroksid. Pri reakciji nastanejo hidroksilni radikali s formulo: Fe2++ H2O2 --Fe3++OH-+•OH, reakcija pa večinoma poteka v kislih pogojih.
Pri metodi kemijske oksidacije Fentonova metoda kaže določene prednosti pri obdelavi nekaterih težko razgradljivih organskih snovi (kot so fenoli in anilini). S poglobljenim študijem Fentonove metode so v zadnjih letih v Fentonovo metodo uvedli ultravijolično svetlobo (UV) in oksalate, ki močno povečajo oksidacijsko sposobnost Fentonove metode.
Mešanico klorofenola smo obdelali z metodo UV + Fenton in stopnja odstranitve TOC je v 1 uri dosegla 83,2 %. Fentonova metoda ima močno oksidacijsko sposobnost, blage reakcijske pogoje, preprosto opremo in široko paleto aplikacij, vendar ima slabosti, kot so visoki stroški obdelave, zapleteni procesni pogoji in težaven nadzor procesa, zaradi česar je težko promovirati in uporabljati.
1.2 Metoda oksidacije z ozonom
Sistem oksidacije ozona ima visok redoks potencial in lahko oksidira večino organskih onesnaževal v odpadni vodi. Široko se uporablja pri čiščenju industrijskih odpadnih voda. Ozon lahko oksidira številne organske snovi v vodi, vendar je reakcija med ozonom in organskimi snovmi selektivna in organskih snovi ne more popolnoma razgraditi na CO2 in H2O. Produkti po ozonski oksidaciji so pogosto organske snovi karboksilne kisline. In kemijske lastnosti ozona so izjemno nestabilne, zlasti v nečisti vodi, stopnja razgradnje oksidacije pa se meri v minutah. Pri čiščenju odpadne vode se oksidacija ozona običajno ne uporablja kot ločena čistilna enota, običajno pa se dodajo nekatere metode utrjevanja, kot so fotokatalitsko ozoniranje, bazno katalizirano ozoniranje in večfazno katalitsko ozoniranje. Poleg tega je v središču raziskav tudi kombinacija oksidacije ozona z drugimi tehnologijami, kot je metoda ozona/ultrazvoka, metoda adsorpcije ozona/bioaktivnega ogljika itd.
V literaturi so poročali, da lahko kombinacija oksidacije ozona in adsorpcije z aktivnim ogljem zmanjša masno koncentracijo aromatskih ogljikovodikov v odpadni vodi na 0,002ug/L. Uporaba oksidacije ozona za odstranjevanje površinsko aktivnih snovi v industrijski krožni vodi lahko učinkovito poveča stopnjo čiščenja mestnih čistilnih naprav in izboljša kakovost drenažne vode. Yu Xiujuan in drugi so prav tako dosegli dobre rezultate pri odstranjevanju organskih mikropolutantov v vodi s postopkom ozonsko-bioaktiviranega ogljika. Zaradi nizke topnosti ozona v vodi je postalo vroča tema pri raziskavah te tehnologije, kako učinkoviteje raztopiti ozon v vodi.
2. Metoda elektrokemijske katalitične oksidacije
Ta tehnologija izvira iz 40. let 20. stoletja in ima prednosti širokega nabora aplikacij, visoke učinkovitosti razgradnje, preprostih energetskih zahtev, enostavne avtomatizacije ter prilagodljivih in raznolikih metod uporabe. Elektrokemijsko katalitično oksidacijo je mogoče uporabiti kot ukrep predobdelave za težko razgradljivo odpadno vodo za izboljšanje biološke razgradljivosti, lahko pa jo uporabimo tudi kot tehnologijo globinskega čiščenja za težko razgradljivo fenolno odpadno vodo. Reakcija elektrolize poteka neposredno v elektrolitski celici elektrokatalitske oksidacije. V pogojih optimizirane pH vrednosti, temperature in jakosti toka se lahko fenol skoraj popolnoma razgradi.
Za visoko koncentrirane, težko razgradljive, strupene in škodljive odpadne vode, ki vsebujejo fenole, so tradicionalne biološke in fizikalne metode izgubile svoje prednosti, metode kemične oksidacije pa ovirajo njihovi visoki stroški. Ljudje imajo vse bolj naklonjene metode elektrokemične katalitične oksidacije, vendar imajo tudi nekatere težave, kot so poraba energije, materiali elektrod so večinoma plemenite kovine, visoki stroški in anodna korozija, raziskave mikrodinamike in termodinamike, ki usmerjajo njihovo promocijo in uporabo, pa so še vedno nepopoln.
3. Tehnologija mokre oksidacije
Mokra oksidacija, znana tudi kot mokro zgorevanje, je učinkovita metoda za čiščenje organske odpadne vode z visoko koncentracijo. Njegovo osnovno načelo je uvedba zraka pod pogoji visoke temperature in visokega tlaka za oksidacijo organskih onesnaževal v odpadni vodi. Glede na to, ali je v procesu obdelave katalizator, ga lahko razdelimo na oksidacijo z mokrim zrakom in katalitično oksidacijo z mokrim zrakom.
3.1 Oksidacija z mokrim zrakom
Prvo podjetje, ki je razvilo in industrializiralo oksidacijo z mokrim zrakom (WAO), je bil Zimpro v ZDA. Podjetje je uporabilo postopek WAO za obdelavo strupenih in škodljivih industrijskih odpadnih voda, kot so pralna tekočina za odpadke iz proizvodnje olefinov, odpadne vode iz proizvodnje akrilonitrila in odpadne vode iz proizvodnje pesticidov. Tehnologija WAO vnaša zrak pod pogoje visoke temperature ({{0}} stopinj) in visokega tlaka (0.5-20MPa), da neposredno oksidira in razgradi visokomolekularne organske snovi v odpadni vodi v anorganske oz. majhne molekulske organske snovi.
Stopnja odstranitve organskega fosforja in organskega žvepla je kar 95 % oziroma 90 % pri predhodni obdelavi odpadne vode iz proizvodnje dimetoata s tehnologijo oksidacije z mokrim zrakom. Zimprojev postopek WAO ima visoko učinkovitost obdelave in kratek reakcijski čas, toda ker tehnologija zahteva visoko temperaturo in visok tlak, je zahtevana naložba v opremo velika, delovni pogoji pa težki, ga splošna podjetja težko sprejmejo. Zato je metoda katalitične oksidacije z mokrim zrakom, ki uporablja katalizator za znižanje reakcijske temperature in tlaka ali skrajšanje reakcijskega zadrževalnega časa, v zadnjih letih deležna obsežne pozornosti in raziskav.
3.2 Katalitska oksidacija z mokrim zrakom
Katalitska oksidacija z mokrim zrakom (CWAO) je metoda dodajanja ustreznega katalizatorja tradicionalnemu procesu mokre oksidacije, da se omogoči dokončanje oksidacijske reakcije v blažjih pogojih in v krajšem času. To lahko zmanjša temperaturo in tlak reakcije, izboljša zmogljivost oksidacijske razgradnje, pospeši hitrost reakcije, skrajša čas zadrževanja in tako zmanjša korozijo opreme in obratovalne stroške. Ključno vprašanje katalitične oksidacije z mokrim zrakom je visokoaktiven katalizator, ki ga je enostavno reciklirati. Katalizatorji CWAO so na splošno razdeljeni v tri kategorije: kovinske soli, oksidi in kompozitni oksidi. Glede na obliko katalizatorja v sistemu lahko katalitično oksidacijo z mokrim zrakom razdelimo na homogeno mokro katalitično oksidacijo in heterogeno mokro katalitično oksidacijo.
(1) Homogena mokra katalitična oksidacija. Ker je pri metodi homogene mokre katalitične oksidacije katalizator (večinoma kovinski ioni) topna sol prehodne kovine, te soli obstajajo v odpadni vodi v obliki ionov. Na ionski ali molekularni ravni katalizirajo oksidacijsko reakcijo organske snovi v vodi tako, da sprožijo reakcijo prostih radikalov oksidanta in ga nenehno regenerirajo. Pri metodi homogene mokre katalitične oksidacije, ker katalizator deluje neodvisno na molekularni ali ionski ravni, je molekularna aktivnost visoka, kar ima za posledico boljši oksidacijski učinek. Ker pa katalizator v metodi homogene mokre katalitične oksidacije obstaja v obliki ionov, ga je težko predelati in ponovno uporabiti iz odpadne vode, poleg tega je lahko povzročiti sekundarno onesnaženje.
(2) Metoda heterogene mokre katalitične oksidacije. Heterogena mokra katalitična oksidacija je dodajanje netopnega trdnega katalizatorja v reakcijski sistem. Njegovo katalitično delovanje se izvaja na površini katalizatorja. Specifična površina katalizatorja ima velik vpliv na hitrost razgradnje organske snovi. Zaradi različnih tipov sestave trdnih katalizatorjev in lastnosti odpadne vode je različen tudi učinek mokre katalitične oksidacije. Ker se pri metodi heterogene mokre katalitične oksidacije trdni katalizator ne raztopi in ne teče, ga je lažje aktivirati, regenerirati in reciklirati, zato so njegove možnosti uporabe zelo široke.
4. Tehnologija superkritične oksidacije vode
Tehnologija oksidacije s superkritično vodo je izboljšava in izboljšava tehnologije oksidacije z mokrim zrakom. Uspešno ga je razvilo ameriško podjetje MODAR leta 1982. Njegov princip je uporaba superkritične vode kot medija za oksidacijo in razgradnjo organskih snovi. Prav tako uporablja vodo kot glavno tekočo fazo in kisik v zraku kot oksidant ter reagira pri visoki temperaturi in visokem tlaku.
Njegovo izboljšanje in krepitev pa je v uporabi lastnosti vode v superkritičnem stanju. Dielektrična konstanta vode se zmanjša na vrednost, ki je blizu vrednosti organske snovi in plina, tako da se lahko plin in organska snov popolnoma raztopita v vodi, fazna meja izgine in nastane homogeni oksidacijski sistem, ki odpravi medfazno maso prenosni upor, ki obstaja v procesu mokre oksidacije, poveča reakcijsko hitrost, in ker je neodvisna aktivnost oksidiranih prostih radikalov v homogenem sistemu večja, se poveča tudi stopnja oksidacije. Superkritična voda je dobro topilo za organske snovi in kisik. Organska snov je homogeno oksidirana v superkritični vodi, bogati s kisikom, hitrost reakcije pa je zelo visoka. Pri 400-600 stopinjah se lahko struktura organske snovi uniči v nekaj sekundah, reakcija pa je popolna in temeljita, tako da se organski ogljik in vodik popolnoma pretvorita v CO2 in H2O.
Tehnologija superkritične oksidacije vode je pritegnila vedno več pozornosti zaradi hitre reakcije in temeljite oksidacije. Kako znižati temperaturo in tlak reakcije ali skrajšati reakcijski zadrževalni čas s pomočjo katalizatorjev, je raziskovalna točka na tem področju. Trenutno je večina pogosto uporabljenih katalizatorjev katalizatorjev, ki se uporabljajo v procesih mokre katalitične oksidacije. Iskanje katalizatorjev s katalitičnimi lastnostmi širokega spektra za tehnologijo superkritične oksidacije vode je težava pri promociji te tehnologije.
5. Tehnologija fotokatalitične oksidacije
Tehnologija fotokatalitične oksidacije je razvita na osnovi tehnologije fotokemične oksidacije. Tehnologija fotokemične oksidacije je reakcijski proces, pri katerem se organska onesnaževala oksidirajo in razgradijo pod delovanjem vidne ali ultravijolične svetlobe. Nekaj skoraj ultravijolične svetlobe (290-400nm) v naravnem okolju organska onesnaževala zlahka absorbirajo. V prisotnosti aktivnih snovi pride do močnih fotokemičnih reakcij, ki razgradijo organske snovi. Vendar pa zaradi omejitev reakcijskih pogojev fotokemična oksidacijska razgradnja pogosto ni dovolj temeljita in je enostavno proizvesti različne aromatske organske intermediate, kar je postala težava, ki jo mora fotokemična oksidacija premagati.
Ker Carey et al. prvič uporabil TiO2 za fotokatalitično razgradnjo bifenila in klorbifenila leta 1976, se je žarišče raziskav tehnologije fotokatalitske oksidacije premaknilo v smer fotokatalitske oksidacijske razgradnje organskih onesnaževal z uporabo TiO2 kot katalizatorja.
Zaradi preproste strukture opreme za fotokatalitično oksidacijo, blagih reakcijskih pogojev, enostavnega nadzora delovnih pogojev, močne oksidacijske sposobnosti, brez sekundarnega onesnaženja ter visoke kemične stabilnosti, netoksičnosti in nizke cene TiO2 je tehnologija fotokatalitske oksidacije TiO2 nova tehnologija čiščenja vode s širokimi možnostmi uporabe.
6. Metoda ultrazvočne oksidacije
Razvoj sonokemije je pritegnil vedno več pozornosti k njeni uporabi pri čiščenju vode in odpadnih voda. Vir energije ultrazvočne oksidacije je akustična kavitacija. Ko ultrazvočni valovi (15 kHz-20 MHz) zadostne intenzivnosti prehajajo skozi vodno raztopino, amplituda zvočnega tlaka preseže statični tlak v tekočini v polciklu podtlaka zvočnega vala in kavitacijsko jedro v tekočini se hitro širi; v polciklu pozitivnega tlaka zvočnega vala mehurček poči zaradi adiabatne kompresije, trajanje pa je približno 0.1μs. V trenutku porušitve nastane lokalno okolje visoke temperature in visokega tlaka okoli 5000 K in 100 MPa in nastane močan udarni mikrojet s hitrostjo 110 m/s.
Oprema, ki se uporablja za ultrazvočno oksidacijo, je magnetoelektrični ali piezoelektrični ultrazvočni pretvornik, ki ustvarja ultrazvočne valove z elektromagnetno transdukcijo. V laboratoriju se najpogosteje uporabljajo ultrazvočni instrumenti tipa sevalne plošče, tipa sonde in reaktorji NAP. Pogoji ultrazvočne oksidacijske reakcije so blagi, običajno se izvajajo pri sobni temperaturi, z nizkimi zahtevami glede opreme in je zelena tehnologija obdelave brez onesnaževanja s širokimi možnostmi uporabe.
Baoji JM-TITANIUM-Profesionalni dizajn in proizvajalec anode
V preteklih letih smo bili specializirani za raziskave in razvoj anod, proizvodnjo in proizvodnjo, naše izdelke pa izvažamo v številne države po svetu. Različne serije anod je mogoče oblikovati in izdelati glede na dejanske okoljske parametre različnih uporabnikov. Vabljeni na ogled in pogajanja.
Nicole
Podjetje: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Država: Kitajska
Dodaj: cesta Baoti, Jintai, mesto Baoji, Shaanxi, Kitajska
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Spletna stran: www.jm-titanium.com
