高效催化氧化反應裝置
一． 概述
隨著醫藥、化工、染料等行業的發展，高濃度難降解廢水越來越多，與此同時隨著生活水平的提高，環保意識增強，人們對難降解的有機物在環境中的遷移、變化越來越關注，然而高濃度難降解的有機物的處理是廢水處理的一個難點，難以用常規工藝（如混凝、生化法）處理，這是因為一是此類廢水濃度高，CODCR一般為數萬mg/L，高的甚至多達十多萬mg/L以上；二是其中所含的污染物主要是芳烴化合物，BOD/COD很低，一般在0.2以下，難以生物降解；三是污染物毒性大許多物質被列入環境污染新名單，如苯胺、硝基笨等；四是無機鹽含量高，達數萬甚至十多萬以上。因此開發高難度難降解有機廢水的有效處理技術迫在眉睫。利用化學氧化的方法處理高濃度難降解有機廢水是目前最有效的方法之一。
二、原理
高效催化氧化的原理就是在催化劑的存在的條件下，利用氧化劑在常溫常壓下催化氧化廢水中的污染物，或直接氧化有機污染物，將大分子有機污染物氧化成小分子有機污染物，提高廢水的可生化性，較好的去除有機污染物。在降解COD的過程中打斷有機物分子中的雙色發色團，如偶氮基、硝基、硫化羥基、碳亞胺基等，達到脫色目的，同時有效的提高BOD/COD的值，使之易于生化降解。這樣，催化氧化反應在高濃度、高毒性、高含鹽量廢水中充當常規物化預處理和生化處理之間的橋梁。三、設備概述當前催化氧化工藝已在高濃度廢水領域中廣泛使用，但由于傳統催化氧化工藝（如：高溫高壓催化氧化、臨界點催化氧化等）處理費用過高，操作工藝復雜，而且高濃度有機廢水中有機物種類多種多樣，催化劑種類繁多，因此針對不同類型的有機廢水選擇合理的催化氧化工藝是成功處理廢水的關鍵所在。我公司技術人員經過多年的研究、實踐，針對各種醫藥工業廢水、染料化工廢水、精細化工廢水等高難度廢水中不同的有機物成分不同，開發了多種催化氧化工藝，對此類精細化工廢水廢水進行分別對待處理并取得了良好的效果。當前我公司主要使用以下催化氧化工藝
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3、1催化氧化-I型
催化氧化-I型屬于非均相催化氧化工藝系列中的多相催化氧化工藝，我們針對均相催化氧化中催化劑流失，所造成的經濟損失以及對環境的二次污染。我們選用非均相催化劑，即固化催化劑。我們選用活性碳作為主催化活性組分和輔助組分的載體來生產多相催化材料同時還應用催化材料隧道反應體系來解決催化材料的失效（理論壽命20年）。主催化活性組分主要是適量的Pt等稀貴金屬，輔助組分則是過渡金屬的氧化物和鹽類。在此基礎上的多相催化材料可避免普通單一組分催化材料在使用中催化反應選擇范圍狹窄的弱點。基于水化學的理論，當多相催化材料配合還原性較強的三價鐵使用時可以產生一個OH羥基自由基的鏈式反應，而OH羥基自由基可進行有機物的無選擇氧化，最終將有機污染物礦化成二氧化碳和水。此工藝的核心是多相催化材料的制備，而其外圍是設計合理的反應器，針對不同廢水性質需要使用不同結構的反應器。催化氧化反應器中的氧化劑選用廉價的空氣作為主要的氧化劑，反應過程中再本公司特制的復合氧化劑可以加快OH羥基自由基的生成，和對有機物的氧化。此工藝對大部分有機污染物的降解有效，效果非常好的有印染廢水和制藥廢水以及相關的顏料，染料和化學中間體。從經濟的角度出發，在設計中此工藝可以作為有效的預處理方法，經過該工藝后廢水的性狀會發生很大的變化，最明顯的是B/C提高，廢水的可生化性加強。
3、2催化氧化-II型
微催化氧化-I型屬于電解催化流化床工藝，原理是使用兩種能相互構成極相相反的兩種基質，在固態或液態的相應催化劑的作用下，有效的破壞發色基團和助色基團或形成有效的中間體，現有研究表明在析氧電位區金屬氧化物電極表面可以形成2種含有活性氧的金屬氧化物。一種是吸附氫氧自由基的金屬氧化物，另一種是高價態的金屬氧化物。當溶液中存在有機物時，設備會通過電解產生強氧化性物質（OH·或OH·2等）破壞有機污染物，如在設備中加入Ti、Pt等物質效果將進一步提高。最終通過系列反應，將環狀有機物鏈化，長鏈分子短化最終達到礦化。有效的降低COD值，并且是理想的脫色裝置。特別適用于染料、顏料等含有高色度的高濃度廢水的前處理。
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