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臭氧催化氧化工艺


一、臭氧催化氧化工艺简介

臭氧在化学性质上主要呈现强氧化性,氧化能力仅次于氟、·OH 和O( 原子氧) ,其氧化能力是单质氯的1.52倍。在水溶液中,臭氧污染物反应机理主要有臭氧直接氧化和自由基间接氧化反应两种。

直接氧化反应

臭氧与水中有机污染物之间的直接氧化反应,可以分两种方式:
(1) 亲电取代反应。亲电取代反应主要发生在分子结构中电子云密度较大的位置。在带有—OH、—CH3、—NH2等取代苯基结构的分子中,苯环中邻、对位上碳原子的电子云密度较大,这些位置上的碳原子易与臭氧发生亲电取代反应。
(2) 偶极加成反应。由于臭氧分子具有偶极结构( 偶极距约为0. 55D) ,所以臭氧分子与含不饱和键的分子相互作用时,可进行偶极加成反应。一般而言,臭氧的直接氧化反应速率较慢,而且反应具有选择性,所以其降解有机污染物的效率较低。

自由基间接氧化反应

(1)自由基间接氧化降解按反应过程可以粗略分为两个阶段:第一阶段为臭氧的自身分解产生自由基。当溶液中存在引发剂如OH -等时可以明显加快臭氧分解产生自由基的速度。在第二阶段中,·OH与分子中的活泼结构单元( 如苯环、—OH、—NH2等) 发生反应,并引发自由基链反应。随着反应的进行,分子结构被氧化破裂,分解转化为小分子有机物,如甲酸、乙酸等,或进一步将这些有机小分子完全矿化( 以总有机碳( TOC) 为测试指标) 为CO2和H2O,从而达到降低出水中COD( 化学需氧量) 和提高处理后废水的可生物降解性的目的。
(2)·OH自由基的反应选择性很小,当水中存在多种污染物质时,不会出现一种物质得到降解而另一种物质浓度基本不变的情况。
臭氧与水中抗生素的反应较为复杂,在一个反应体系中,往往既出现臭氧直接氧化反应,又出现自由基间接氧化反应。溶液的pH 值对O3氧化反应选择何种机理起决定作用,在强酸性介质中以直接氧化反应为主,而在碱性介质中则以自由基间接氧化反应为主。
本工艺包在臭氧接触反应池中增加固体催化剂,以进一步提高臭氧催化氧化的效果。

二、催化剂技术参数及说明

1、用途和性能

青岛派尼尔环保生产的PNCH系列催化剂适用于印染废水、炼油废水、含酚废水、焦化废水等难降解有机废水的处理,尤其对于高含盐量、难生化降解的有机废水具有很好的处理效果,具有去除效率高、寿命长等特点。
该类型催化剂能够促进臭氧(双氧水)快速分解成羟基自由基,羟基自由基在水中是一种强氧化剂,从而快速氧化分解难降解有机化合物,使出水达到排放标准。
       PNCH系列主要成份:活性氧化铝载体,包含氧化铜、氧化锰、氧化铁、氧化铈等
该类型催化剂,具有高强度、耐冲刷等性能,能够有效抗击废水对主催化剂的冲击,降低阻力;同时能够提高臭氧在废水中的溶解度,对废水中COD的降低效果明显,脱色效果也很好(脱色效果好,去除COD效果更好些,综合处理能力好)。

2、质量指标

PNCH系列氧化铝载体:
堆密度:g/ml 0.65~0.75 粒径:mm 3.0~5.0
比表面积:m2/g >280 孔径:mL/g >0.4
抗压强度:N/颗 >150 空速: 1~5

3、使用说明

水处理氧化增强型催化剂主要使用臭氧为氧化剂(也可用双氧水,双氧水用量在0.5~1‰),每立方污水用臭氧量在50~100g根据水的污染程度来确定,以尾气中含20%左右的臭氧(中试过程中确定用量),作用过程中由于污染物的种类不同,沉淀的情况有差异,一般1个周左右需要进行反冲,冲洗掉催化剂上的污物。催化剂的投入量是每小时水量的20%~100%,反应时间45分钟~2小时之间。催化剂的脱除率在原来的基础上上升15~40%;使用奉命>5年。

三、臭氧催化氧化工艺流程图


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