Perkembangan industri besi dan keluli yang pesat telah menghasilkan sejumlah besar air sisa industri yang sukar dirawat, terutamanya air sisa kok, yang mengandungi sejumlah besar bahan organik berkepekatan tinggi yang beracun, berbahaya, dan sukar direndahkan. Ia mempunyai ciri komposisi kompleks dan perubahan besar dalam kualiti dan isipadu air. Rawatan air sisa kokas semakin menimbulkan kebimbangan masyarakat. Beri perhatian kepada. Pada masa ini, rawatan air sisa kokas adalah terutamanya kaedah rawatan biologi tradisional, kaedah flokulasi dan pembekuan, dan kaedah penjerapan. Air buangan kokas mempunyai kemampuan biodegradasi yang buruk dan perlu dicairkan dalam jumlah besar sebelum rawatan biokimia. Lebih-lebih lagi, setelah COD efluen biokimia (permintaan oksigen kimia) dan kandungan nitrogen ammonia sukar memenuhi standard pada masa yang sama, ia perlu ditangani lebih lanjut. Walau bagaimanapun, beberapa teknologi rawatan canggih mempunyai kos pemprosesan yang tinggi, dan sukar untuk menurunkan sepenuhnya bahan toksik dan berbahaya, dan mereka terdedah kepada pencemaran sekunder. Berdasarkan status rawatan air sisa kokas, sangat diperlukan untuk mempelajari teknologi rawatan yang cekap dan mesra alam.
Proses Oksidasi Lanjutan (AOP) menggunakan radikal hidroksil yang sangat aktif (· OH) yang dihasilkan dalam sistem tindak balas untuk menyerang molekul pencemar organik, dan akhirnya mengoksidakan bahan pencemar organik kepada CO2, H2O dan lain-lain tidak beracun Asid molekul kecil berwarna hijau, persekitaran teknologi rawatan air sisa yang mesra dan cekap. Pada masa ini, teknologi pengoksidaan yang maju terutamanya merangkumi pengoksidaan kimia, pengoksidaan fotokimia, pengoksidaan fotokatalitik, pengoksidaan pemangkin basah, dan lain-lain. Kerana AOP mempunyai kelebihan pengoksidaan yang kuat dan kawalan keadaan operasi yang mudah, mereka telah menarik perhatian lebih banyak dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Oxid Pengoksidaan kimia
Kaedah ini menggunakan oksidan kimia untuk menukar bahan bukan organik atau organik cecair atau gas menjadi bahan yang sedikit beracun atau tidak beracun atau mengubahnya menjadi bentuk yang mudah dipisahkan. Oksidan yang biasa digunakan dalam bidang rawatan air adalah ozon, hidrogen peroksida, kalium permanganat dan sejenisnya. Dalam proses rawatan air sisa fenol, penggunaan ozon dan hidrogen peroksida adalah yang paling biasa.
Pada masa ini, banyak negara di dunia telah menggunakan ozon untuk pembasmian kuman, terutama di Eropah, ozon digunakan dalam rawatan air di tanaman air. Tambahkan pemangkin pepejal ke sistem pengoksidaan ozon, seperti karbon aktif dengan luas permukaan yang besar. Ozon dan karbon aktif digunakan pada masa yang sama untuk memainkan peranan pemangkin dan dapat menyerap produk molekul kecil setelah pengoksidaan ozon. Kedua-duanya bersama-sama meningkatkan OH- dalam penyelesaiannya. Ia mempunyai kesan sinergi untuk menghasilkan lebih banyak radikal hidroksil.
Hidrogen peroksida adalah oksidan kuat. Ia mempunyai tindak balas pengoksidaan yang cepat dalam larutan alkali dan tidak akan membawa ion pengotor ke larutan tindak balas. Oleh itu, ia digunakan dengan baik dalam rawatan pelbagai bahan pencemar organik atau bukan organik. Hidrogen peroksida telah lama digunakan untuk menghilangkan COD dalam air sisa industri. Walaupun harga penggunaan pengoksidaan kimia untuk merawat air sisa lebih tinggi daripada kaedah fizikal dan biologi biasa, kaedah ini mempunyai kesan yang tidak dapat diganti dengan kaedah rawatan lain, seperti toksik. Pra-pencernaan air buangan berbahaya atau tidak terbiodegradasi, pra-rawatan air sisa berkepekatan tinggi / rendah, dan lain-lain. Kesan penggunaan hidrogen peroksida sahaja untuk menurunkan sebatian refraktori stabil berkepekatan tinggi tidak baik. Ia dapat diperbaiki dengan menggunakan garam logam peralihan. Kaedah yang paling biasa adalah menggunakan garam besi untuk mengaktifkan.
Re Kaedah reagen Fenton'.
Reagen Fenton, yang terdiri dari garam ferus larut dan hidrogen peroksida yang dicampur dalam nisbah tertentu, dapat mengoksidakan banyak molekul organik, dan sistem ini tidak memerlukan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Fe2+ dalam reagen dapat memulakan dan mempromosikan penguraian hidrogen peroksida, sehingga menghasilkan radikal hidroksil. Beberapa bahan toksik dan berbahaya seperti fenol, klorofenol, klorobenzena dan nitrofenol juga dapat dioksidakan oleh reagen Fenton&# 39 dan reagen seperti Fenton.
Gabungan hidrogen peroksida dan ozon dan gabungan hidrogen peroksida dan ultraviolet disebut teknologi seperti Fenton, dan prinsipnya pada dasarnya sama dengan teknologi Fenton.
▶Pengoksidaan fotokimia
Kaedah ini adalah tindak balas kimia yang dilakukan di bawah tindakan cahaya. Ia memerlukan molekul untuk menyerap sinaran elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu dan teruja untuk menghasilkan keadaan teruja molekul, dan kemudian berubah secara kimia ke keadaan stabil yang lain, atau menjadi produk perantaraan yang memulakan tindak balas terma. Kesan penguraian sinaran cahaya ultraviolet sederhana lemah. Dengan memasukkan jumlah oksidan yang sesuai (seperti H2O2, O3, dll.) Ke dalam kaedah pengoksidaan sinar ultraviolet, kesan rawatan air sisa dapat dioptimumkan secara signifikan dan kadar degradasi dapat dipercepat. Terdapat dua cara fotodegradasi bahan organik: fotodegradasi langsung dan fotodegradasi tidak langsung. Yang pertama merujuk kepada reaksi langsung molekul bahan organik dengan bahan di persekitaran sekitarnya setelah menyerap tenaga cahaya; yang terakhir merujuk kepada bahan-bahan tertentu yang ada di persekitaran organik Proses menyerap tenaga cahaya ke keadaan teruja dan kemudian mendorong tindak balas bahan organik dan bahan pencemar. Antaranya, degradasi cahaya secara tidak langsung bahan organik lebih penting.
Julat panjang gelombang yang boleh digunakan dalam kaedah pengoksidaan fotokimia adalah 200nm ~ 700nm, iaitu julat cahaya ultraviolet dan cahaya yang dapat dilihat. Pengoksidaan fotokimia mempunyai aplikasi dalam kawalan pencemaran udara dan rawatan air sisa. Ia boleh dibahagikan kepada UV / O3, UV / H2O2, UV / Fenton dan sistem lain mengikut jenis oksidan. Tidak kira sistem, reaksi fotokimia secara amnya merosakkan organik dengan menghasilkan radikal hidroksil.
Sebagai contoh, dalam sistem UV / O3, ozon fasa cair akan terurai untuk menghasilkan radikal hidroksil di bawah sinaran ultraviolet, dan kadar penyerapan ultraviolet mencapai maksimum pada 253.7nm, yang dapat mengoksidakan kebanyakan bahan organik menjadi CO2 dan air, dan digunakan untuk merawat besi dalam air sisa industri. Sianat, sebatian organik, asid berasaskan nitrogen, alkohol, racun perosak, sebatian organik yang mengandungi nitrogen, sulfur atau fosforus, dan organik berklorin dan bahan pencemar lain.
▶Pengoksidaan fotokatalitik
Dalam kaedah ini, fotokatalis (juga disebut fotokatalis) menghasilkan kesan pemangkin di bawah penyinaran sumber cahaya dari panjang gelombang tertentu, sehingga molekul air dan oksigen di sekitarnya teruja untuk membentuk sangat aktif · ion bebas OH- dan · O2 kumpulan. Teknologi pengoksidaan fotokatalitik menggunakan pemangkin seperti TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 dan Fe3O4.
TiO2 adalah pemangkin yang paling biasa digunakan. Dalam tindak balas fotokatalitik, aktiviti fotokatalitik TiO2 terutamanya dipengaruhi oleh fasa kristal, ukuran butir dan luas permukaan tertentu. Apabila fasa kristal ditentukan, ukuran butiran kristal dan luas permukaan tertentu menjadi faktor penting dalam fotokatalisis TiO2. Semakin kecil ukuran zarah, semakin pendek masa penyebaran elektron dan lubang fotogenerasi, dan semakin besar luas permukaan spesifiknya, semakin efektif menyerap pencemaran di dalam air. Bahan untuk meningkatkan prestasi fotokatalitik. Apabila ukuran zarah pemangkin mencapai tahap nanometer, ia juga dapat menghasilkan kesan kuantum untuk meningkatkan kadar penyerapan cahaya dan kadar penggunaan, yang merupakan arah penting dalam penyelidikan pemangkin semasa.
Pengoksidaan fotokatalitik mempunyai ciri-ciri ketoksikan dan keadaan operasi yang sederhana. Cahaya ultraviolet, sinar matahari dan cahaya matahari yang disimulasikan dapat digunakan sebagai sumber cahaya, dan keadaan semula jadi (seperti udara) dapat digunakan sebagai pemangkin pemangkin. Ia mempunyai aktiviti yang tinggi, kestabilan yang baik dan boleh menjadikan organik Bahan pencemarnya benar-benar terdegradasi dan tidak ada pencemaran sekunder. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, untuk memanfaatkan sepenuhnya cahaya semula jadi untuk menurunkan pelbagai bahan pencemar, orang telah melakukan banyak pekerjaan dalam meningkatkan aktiviti pemangkin dan memperluas jangkauan cahaya pengujung panjang gelombang, yang juga dikenal sebagai modifikasi permukaan pemangkin. Doping logam transisi TiO2 dapat membentuk tahap tenaga baru yang diubah dengan mendepositkan logam mulia, sehingga memperluas julat fotoresponnya. Rawatan pengubahsuaian seperti fotosensitisasi dapat meningkatkan prestasi fotokatalitik.
Bidang aplikasi pengoksidaan fotokatalitik terutamanya merangkumi rawatan air sisa pewarna, air sisa organik berkepekatan tinggi, dan penyingkiran bahan pencemar mikro yang sukar didegradasi dalam tahap rawatan air minum yang maju. Dalam keadaan normal, pengoksidaan fotokatalitik TiO2 hanya dapat dilakukan dalam jarak panjang gelombang sinar ultraviolet, yang membatasi pemopularan dan penerapan teknologi fotokatalitik. Di samping itu, pengembangan reaktor pengoksidaan fotokatalitik masih belum matang, dan sukar untuk mencapai pemprosesan berskala besar.
▶Pengoksidaan basah
Kaedah ini adalah kaedah pengoksidaan lanjutan yang menggunakan oksidan untuk mengoksidakan bahan organik dalam air sisa menjadi karbon dioksida dan air di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, sehingga menghilangkan bahan pencemar. Kaedah ini mempunyai ciri-ciri rangkaian aplikasi yang luas, kecekapan rawatan yang tinggi, beberapa pencemaran sekunder, kadar pengoksidaan yang cepat, dan tenaga yang dapat dipulihkan dan bahan berguna. Di Jepun dan Amerika Syarikat, kaedah seperti ini telah diterapkan dalam bidang kejuruteraan, teknologi mutakhir, dan memiliki prospek pengembangan yang luas. Walau bagaimanapun, kaedah ini juga mempunyai masalah, iaitu, pengoksidaan basah pada umumnya diperlukan untuk dilakukan dalam keadaan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Produk perantaraan selalunya adalah asid organik, yang memerlukan bahan peralatan tinggi, pemangkin mahal, dan hanya sesuai untuk aliran kecil dan air sisa berkepekatan tinggi ...
Kaedah pengoksidaan basah merangkumi dua jenis: pengoksidaan air subkritikal dan pengoksidaan air superkritikal. Teknologi pengoksidaan air superkritikal merujuk kepada teknologi rawatan sisa yang baru dan berkecekapan tinggi di mana air dioksidakan untuk merawat bahan pencemar organik dalam keadaan supercritical. Di bawah suhu dan tekanan tertentu, hampir semua bahan organik dapat dioksidasi sepenuhnya dan terurai dalam waktu yang singkat, yang sangat mempersingkat masa rawatan air sisa. Peranti rawatan tertutup sepenuhnya, yang menjimatkan ruang dan tidak mempunyai pencemaran sekunder.
Dalam air supercritical, kelarutan garam dikurangkan dengan ketara, sementara kelarutan bahan organik meningkat dengan ketara. Contohnya, benzena, heksana, N2, O2, dan lain-lain boleh dicampur dengan air, menyebabkan perubahan kepadatan, kelikatan dan pekali resapan. Pekali penyebaran menurun dengan peningkatan ketumpatan. Oleh kerana teknologi pengoksidaan basah menggunakan suhu dan tekanan yang lebih tinggi, ketumpatan air menurun, pekali penyebaran menjadi lebih besar, dan kelajuan pemindahan jisim meningkat tajam.
Bidang aplikasi pengoksidaan basah merangkumi rawatan air sisa racun perosak, rawatan air sisa fenol, pencetakan dan pencelupan air sisa dan enapcemar, dan lain-lain. Selepas air sisa yang disebutkan di atas dirawat dengan pengoksidaan basah, toksisitasnya berkurang, dan biodegradabilitas juga ditingkatkan. Dengan bantuan rawatan biokimia, pembuangan air sisa dapat dicapai.
Teknologi pengoksidaan yang maju dapat men mineralisasi pencemar organik menjadi karbon dioksida dan air. Ini adalah proses yang mesra alam, tetapi kos pemprosesan yang tinggi ketika merosakkan bahan pencemar adalah" bottleneck" menyekat promosi. Di teknologi pengoksidaan canggih China &, kecuali beberapa kaedah seperti kaedah Fenton dan teknologi pengoksidaan ozon yang telah diterapkan dalam rawatan air sebenar, selebihnya kebanyakannya berada di tahap penyelidikan makmal atau peringkat ujian kecil. Hanya dengan menyelesaikan kelemahan pelaburan dan kos rawatan teknologi pengoksidaan yang maju, kakisan peralatan yang serius, dan sebilangan kecil air yang dirawat, aplikasi ini dapat dipercepat. Arah pengembangan teknologi pengoksidaan maju dapat diringkaskan sebagai berikut:
Salah satunya adalah bahawa beberapa teknologi seperti teknologi pengoksidaan fotokatalitik dan teknologi pengoksidaan ozon dapat meningkatkan biodegradasi air sisa, tetapi sukar dan mahal untuk merawat air sisa kokas secara berasingan. Ia dapat digabungkan dengan teknologi biokimia untuk mengurangkan ketoksikan biologi air sisa kokas dan meningkatkan kebiodegradasian. , Dan kemudian gunakan kaedah biokimia penggunaan rendah dan kecekapan tinggi untuk rawatan.
Kedua, teknologi seperti pengoksidaan pemangkin basah dan pengoksidaan air superkritik mempunyai keperluan peralatan yang tinggi dan kos pemprosesan yang tinggi. Penyelidikan dan pengembangan khas dapat dilakukan untuk bahan reaktor dan pemangkin kos rendah. Dalam rawatan air sisa kokas, air sisa yang sukar dirawat, seperti sisa amonia, tidak boleh dicampurkan dengan air sisa lain, meningkatkan jumlah air sisa, dan kemudian menggunakan oksidan maju yang disebutkan di atas untuk rawatan.
Yang ketiga adalah merancang reaktor dengan struktur sederhana, kecekapan tinggi, cahaya semula jadi dan operasi stabil jangka panjang, meningkatkan kecekapan rawatan teknologi oksidasi fotokimia dan pengoksidaan fotokatalitik, dan menggabungkannya dengan pembekuan, penjerapan dan teknologi lain.