鐘軍 夏菲菲

摘要：針對目前工業(yè)廢水處理中催化氧化法應(yīng)用存在的問題，文章從實(shí)踐角度出發(fā)，分析了催化氧化法的應(yīng)用要點(diǎn)，并提出了實(shí)踐控制策略。

關(guān)鍵詞：光催化氧化法;Fenton試劑;濕式催化氧化法;電催化氧化法

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.065

Abstract： In view of the problems existing in the application of catalytic oxidation in industrial wastewater treatment， this paper analyzes the application points of catalytic oxidation method from the practical point of view and puts forward the practical control strategy.

Key words： Photocatalytic oxidation; Fenton reagent; Wet catalytic oxidation; Electrocatalytic oxidation

1 研究工業(yè)廢水處理中催化氧化法應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，科研人員越來越注重工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境帶來的污染影響。工業(yè)廢水，作為具有高濃度且難降解的有機(jī)污染物，針對其影響所采用的生物處理方式存在限制性。為實(shí)踐工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展道路，相關(guān)人員應(yīng)加大催化氧化法的應(yīng)用研究力度，即通過提高氧化反應(yīng)速率以及控制工業(yè)廢水濃度，來使工業(yè)廢水處理工作的成本與效用得到最具適用性的控制。如此，工業(yè)生產(chǎn)過程，就能以低污染與高效率狀態(tài)，服務(wù)于所處的行業(yè)發(fā)展，進(jìn)而在提升人們物質(zhì)生活水平的同時，達(dá)到預(yù)期的可持續(xù)建設(shè)目標(biāo)[1]。

2 工業(yè)廢水處理中催化氧化法的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 光催化氧化法

工業(yè)污水處理在采用光催氧化法過程中，主要以兩種方式作用，即相光催化氧化法與非均相光催化氧化法。前者，主要采用三價鐵離子與二價鐵離子，即運(yùn)用Fenton試劑法，將太陽能利用起來，以提高過氧化氫的作用效果。后者，非均相光催化氧化法，則是利用將光敏化半導(dǎo)體材料作為催化劑，以使TiO2完成形態(tài)與改造。

2.2 Fenton試劑催化氧化法

利用該試劑進(jìn)行的催化氧化，主要是經(jīng)過氧化氫與二階鐵離子。最早，研究人員發(fā)現(xiàn)二價鐵離子能夠通過過氧化氫加速蘋果酸氧化，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了Fenton試劑。最初的試劑使用多作用于有機(jī)合成。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，逐漸被運(yùn)用于到苯酚廢水的處理。這是Fenton試劑首次運(yùn)用到工業(yè)廢水的處理工作中，成功實(shí)現(xiàn)了催化氧化工業(yè)廢水的目標(biāo)[2]。

2.3 電催化氧化法

目前，采用以往溶解水中金屬陽離子的還原處理方法，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)有機(jī)水污染日益嚴(yán)重的處理需求。為此，研究人員將電化學(xué)方法納入視線，即采用水處理裝置，并通過在電壓作用下讓水分子與含有催化活性的陽極進(jìn)行反應(yīng)，以為高氧化還原電位的自由基提供條件。而后，就可與工業(yè)廢水中的目標(biāo)有機(jī)分子反應(yīng)，進(jìn)而通過損壞分子結(jié)構(gòu)來完成有機(jī)物的清除處理。這是未來工業(yè)有機(jī)廢水處理的主要方法[3]。

經(jīng)對電催化氧化法的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)處理有機(jī)廢水包含以下三方面優(yōu)勢：（1）造價成本低，控制便捷且工藝靈活度高，能夠以獨(dú)立狀態(tài)處理工業(yè)廢水。（2）能夠采用礦化分解方式來處理工業(yè)廢水中的有機(jī)物，且不會出現(xiàn)生物污染。而且，電化學(xué)法應(yīng)用形成的具有強(qiáng)氧化性的活性自由基，可將工業(yè)廢水力的危害生物進(jìn)行有效清除。（3）作為清潔能源，電能，其能夠以再生狀態(tài)、高使用率狀態(tài)以及無污染狀態(tài)，來達(dá)成工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的環(huán)保目標(biāo)[4]。

2.4 濕式催化氧化法

20世紀(jì)70年代，相關(guān)人員就著手進(jìn)行了濕式催化氧化法的科研工作，其是在濕式氧化法運(yùn)用基礎(chǔ)上，且能夠在多種有毒及不易溶解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水中發(fā)揮作用。具體來說，就是將工業(yè)廢水設(shè)置在高溫環(huán)境，采用氧化劑，即含氧氣體，并使其與催化劑進(jìn)行融合，以為工業(yè)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)提供條件。這里的催化劑有：TiO2、Mn、TrO2、Co、Fe以及Ni等。實(shí)際運(yùn)用過程，濕式催化氧化法可使能量得到逐級使用，且在提升能量使用率的同時，降低能量損耗影響。此方法運(yùn)用，因所需的反應(yīng)條件眾多，工藝系統(tǒng)運(yùn)行的造價成本較高，多在發(fā)達(dá)國家使用。故而，工業(yè)廢水處理科研人員正研發(fā)更趨效率與催化劑，來擬不方法運(yùn)用的高成本缺陷[5]。

2.5 其他催化氧化法

對于工業(yè)生產(chǎn)中廢水處理，還可采用含鈷催化氧化物或是活性炭作為催化劑，來提高廢水處理工作的開展效率。如，在處理含硫工業(yè)廢水過程中，應(yīng)明確每個物質(zhì)含量的情況下，將MnSO4作為催化劑，以提高反應(yīng)速度，進(jìn)而提升氧化分解性。這種減少反應(yīng)時間且保證處理效果的催化氧化法，能夠大幅提升試劑使用率。

3 工業(yè)廢水處理中催化氧化法的應(yīng)用控制實(shí)例

3.1 CiO2氧化法

工業(yè)廢水處理工作運(yùn)用CiO2氧化法，就是將甲醛經(jīng)氧化生成CO2與甲酸。此時，經(jīng)CiO2氧化的甲醛工業(yè)廢水的反應(yīng)趨于平穩(wěn)，去除率高達(dá)80%。在pH值方面，其是判斷氧化反應(yīng)效果的關(guān)鍵指標(biāo)，而中性，是代表甲酸廢水最理想反應(yīng)環(huán)境[6]。

3.2 催化臭氧氧化法

工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物清除工作過程，臭氧氧化法的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)諸多有機(jī)物的降解處理，以提高性能效果。如，甲醛廢水的處理，相關(guān)人員利用TiO2/SiO2催化劑，經(jīng)催化臭氧氧化，加大了臭氧流量與pH值溶液，降低了甲醛濃度，成功提高了對甲醛的清除能力。

3.3 H2O2/Fe2+處理高濃度廢水

以工業(yè)甲醛廢水處理過程為例，高濃度的甲醛廢水，應(yīng)對應(yīng)高級氧化技術(shù)，即Fenton試劑作用于實(shí)際操作。此過程，試劑中的Fe2+與H2O2可提高工業(yè)廢水的處理效果。究其原因，F(xiàn)e2+與H2O2可通過分解成自由基狀態(tài)，進(jìn)行反應(yīng)催化劑作用，以解決高濃度甲醛工業(yè)廢水的污染影響。對于反應(yīng)過程催化劑與雙氧水的投入量，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)時間與反應(yīng)溫度進(jìn)行確定，以使甲醛去除率達(dá)到90%以上。值得注意的是，工業(yè)廢水處理技術(shù)科研環(huán)境的多元化發(fā)展，使得不同技術(shù)應(yīng)用于不同廢水類型呈現(xiàn)出針對性。為使技術(shù)運(yùn)用達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、高效性以及實(shí)用性，應(yīng)不斷加強(qiáng)科研力度，以提高催化氧化法的運(yùn)用水平，進(jìn)而保證處于高速發(fā)展背景下工業(yè)生產(chǎn)廢水處理工作開展效率[7]。

4 結(jié)束語

綜上所述，催化氧化法，在工業(yè)廢水處理工作中的效果，是落實(shí)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。相關(guān)建設(shè)者應(yīng)結(jié)合工業(yè)廢水的有機(jī)物實(shí)際情況，來選用催化物與處理方法。事實(shí)證明，只有這樣，才能使催化氧化法在工業(yè)廢水污染控制工作中的效果充分發(fā)揮出來，進(jìn)而規(guī)避先建設(shè)后治理的負(fù)面影響。故，相關(guān)人員應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地作用于不同生產(chǎn)建設(shè)條件與廢水有機(jī)物環(huán)境，進(jìn)而降低工業(yè)生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境帶來的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]顧文柳.催化氧化法及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2018（14）：247-248.

[2]常曉梅.催化氧化法處理氯苯硝化廢水的研究與探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，34（04）：83-84.

[3]陳金燦，周贊民.MBBR-超濾-催化氧化組合工藝處理工業(yè)廢水的中試研究[J].廣東化工，2018，45（06）：170-172.

[4]譚玉虎，孫戈，劉柏年.電催化氧化法處理含氨氮廢水及工藝設(shè)計(jì)方案[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（34）：39-40.

[5]孫大鵬.電催化氧化處理染料工業(yè)廢水的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景淺析[J].綠色科技，2015（04）：188-190.

[6]張哲，林書昌，楊佳霖.催化濕式氧化法在造紙及其他工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].湖北造紙，2014（02）：1-4.

[7]魏日出，陳洪林，張小明.濕式催化氧化法處理含高濃度甲醛的草甘膦廢水[J].分子催化，2013，27（04）：323-332.

收稿日期：2019-04-26

作者簡介：鐘軍（1988-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)楣I(yè)廢水中催化氧化法的應(yīng)用。