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ClO2催化氧化處理高濃度有機化工廢水

在國內(nèi)工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的帶動下，化工、印染、制藥等行業(yè)也取得了較大的發(fā)展。這些行業(yè)的工業(yè)廢水排放量大、廢水中有機物含量高、成分復(fù)雜、毒性大，且可降解性差，其中還含有大量的致癌物質(zhì)。這些物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境和居民的健康帶來了巨大的危害。

　　近年來，一些新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用對這些重污染行業(yè)的廢水排放帶來了一定的改善，但是整體效果并不理想。因此，各界開始加強以ClO2在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。ClO2是WTO認(rèn)定的第四代AI型消毒劑，因其安全、高效、快速等殺毒特點和優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于飲用水、食品保鮮、水產(chǎn)養(yǎng)殖等眾多領(lǐng)域。但是單純使用ClO2時高濃度有機工業(yè)廢水的處理效果并不好，若加入催化劑則效果會明顯提高。

　　1、CIO2催化氧化原理

　　1.1 CIO2特性

　　ClO2常態(tài)下是一種具有刺激性氣味的黃綠色氣體，易溶于水，在水中不易發(fā)生水解反映，溶解度較大，室溫下溶解度是Cl2的5倍。ClO2穩(wěn)定性差，受熱或者遇光時都容易分解生產(chǎn)O2和Cl2。當(dāng)ClO2在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大于10%時容易發(fā)生爆炸，不易存儲與運輸。所以，ClO2通?，F(xiàn)場制備。

　　1.2 酸性條件下ClO2氧化反應(yīng)

　　酸性條件下，ClO2可以分解成多種強氧化劑(如H2O2)和具有氧化能力的活性基團。自由基可以與有機分子的活波氫產(chǎn)生脫氫反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的羥基取代中間體，或者分解為無機物。ClO2與有機物的反應(yīng)具有較強的選擇性，與不同的有機物會產(chǎn)生不同的反應(yīng)機理，且其氧化能力和有機物的取代基具有直接相關(guān)性。通常，反應(yīng)需要的活化能越高，反應(yīng)效果越差。因此，降低ClO2與廢水有機物的反應(yīng)活化能是未來研究的主要方向。

　　1.3 CIO2催化氧化原理

　　ClO2催化氧化是在表面催化劑的作用下進(jìn)行的，通過與廢水中有機污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到降低有機污染的目的。ClO2催化氧化是在非均相催化劑作用下進(jìn)行的，反應(yīng)機理比較復(fù)雜，通常認(rèn)為主要包括以下幾種：有機污染物吸附于催化劑，并形成活化絡(luò)合物，降低反應(yīng)活化能;活化絡(luò)合物提高了催化劑的吸附能力、提高了催化劑表面有機污染物的濃度;催化劑對ClO2的吸附作用也使得催化劑表面ClO2濃度較高;ClO2與有機物直接發(fā)生氧化反應(yīng)后會生產(chǎn)多種活性基團，這些自由基可能成為下一步氧化的誘發(fā)劑。

　　2、CIO2在有機廢水處理中的應(yīng)用

　　一般采用ClO2催化氧化工業(yè)廢水的處理工藝流程如下：

　　廢水→前預(yù)處理→催化氧化→生化→出水

　　先對廢水進(jìn)行前預(yù)處理，前預(yù)處理階段主要是去除廢水中的懸浮物，降低COD，調(diào)節(jié)pH值，使廢水滿足催化氧化處理條件，降低廢水處理成本;前預(yù)處理后對其進(jìn)行催化氧化處理，這一階段會進(jìn)一步降低COD，目的在于提高廢水的可生化性;最后，對廢水進(jìn)行生化處理，使水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　綜合上述，ClO2催化氧化處理廢水時的影響因素包括pH值、氧化劑量、催化劑、反應(yīng)時間等，上述指標(biāo)由具體實際情況確定。不同的pH值條件下，ClO2的氧化能力不同，具體的pH值可以通過pH-COD去除率曲線來確定;氧化劑用量增加，催化氧化處理效果提高。但是氧化劑用量的增加也會增加廢水處理成本，因此要合理選擇氧化劑用量;催化劑常用的是過渡金屬氧化物、貴金屬等作為催化劑活性組分，活性炭等作為載體;反應(yīng)時間越長，廢水處理效果越好，但是一定時間后廢水處理效率會逐漸穩(wěn)定。所以需要確定最佳反應(yīng)時間。

　　3、CIO2在難處理廢水的工業(yè)應(yīng)用

　?、籴t(yī)藥化工廢水有機物成分復(fù)雜、有害物質(zhì)多、COD高，且可生化性差。因此，可以通過ClO2/活性炭催化氧化工藝處理高濃度對硝基苯甲酸廢水;

　?、谟∪緩U水排放量大、有機物濃度高、成分復(fù)雜、脫色難、可生化性差。因此可以通過在ClO2催化氧化處理活性艷紅X-3B染料廢水，也可以通過ClO2作為強氧化劑對漂染廢水中的有機物進(jìn)行氧化分解;

　?、坜r(nóng)藥生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜、有毒、污染嚴(yán)重、難生化降解。因此，可以通過ClO2催化氧化處理高濃度有機農(nóng)藥廢水;

　?、艹酥猓珻lO2催化氧化還可以用于石化、焦化行業(yè)廢水處理、橡膠廢水、造紙廢水等工業(yè)有機廢水處理中。

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