Napredna tehnologija oksidacije, također poznata kao tehnologija duboke oksidacije, temelji se na upotrebi električne energije, svjetlosnog zračenja, katalizatora, a ponekad i u kombinaciji s oksidansima za proizvodnju visoko aktivnih slobodnih radikala (kao što je HO•) u reakciji, a zatim dodavanjem , supstitucija, prijenos elektrona, kidanje veze, itd. između slobodnih radikala i organskih spojeva, makromolekularna vatrostalna organska tvar u vodi se oksidira i razgrađuje u niskotoksične ili netoksične male molekule, ili se čak izravno razgrađuje u CO2 i H2O, blizu potpune mineralizacije. Trenutne napredne tehnologije oksidacije uglavnom uključuju kemijsku oksidaciju, elektrokemijsku oksidaciju, mokru oksidaciju, superkritičnu oksidaciju vodom i fotokatalitičku oksidaciju.
1. Tehnologija kemijske oksidacije
Tehnologija kemijske oksidacije često se koristi u predtretmanu biološke obrade. Općenito, kemijski oksidansi koriste se za obradu organske otpadne vode pod djelovanjem katalizatora kako bi se poboljšala njezina biorazgradivost, ili izravno oksidiraju i razgrađuju organsku tvar u otpadnoj vodi kako bi je stabilizirali.
1.1 Metoda oksidacije Fenton reagensa
Ova tehnologija nastala je sredinom-1890 20. stoljeća, a predložio ju je francuski znanstvenik HJ Fenton. Pod kiselim uvjetima, H2O2 može učinkovito oksidirati vinsku kiselinu pod katalitičkim djelovanjem Fe2+ iona i primjenjuje se na oksidaciju jabučne kiseline. Dugo je vrijeme glavno načelo Fentona, koje ljudi pretpostavljaju, korištenje iona željeza kao katalizatora za vodikov peroksid. Reakcijom nastaju hidroksilni radikali formule: Fe2++ H2O2 --Fe3++OH-+•OH, a reakcija se uglavnom odvija u kiselim uvjetima.
U metodi kemijske oksidacije Fentonova metoda pokazuje određene prednosti u obradi nekih organskih tvari koje se teško razgrađuju (kao što su fenoli i anilini). Uz dubinsko proučavanje Fenton metode, posljednjih godina u Fenton metodu uvedeni su ultraljubičasto svjetlo (UV) i oksalat, što uvelike poboljšava oksidacijsku sposobnost Fenton metode.
Mješavina klorofenola tretirana je UV + Fenton metodom, a stopa uklanjanja TOC-a dosegla je 83,2% unutar 1 sata. Fentonova metoda ima snažnu oksidacijsku sposobnost, blage reakcijske uvjete, jednostavnu opremu i širok raspon primjena, ali ima nedostatke kao što su visoki troškovi obrade, složeni procesni uvjeti i teška kontrola procesa, što otežava promicanje i primjenu.
1.2 Metoda oksidacije ozonom
Sustav oksidacije ozona ima visok redoks potencijal i može oksidirati većinu organskih zagađivača u otpadnoj vodi. Naširoko se koristi u obradi industrijskih otpadnih voda. Ozon može oksidirati mnoge organske tvari u vodi, ali je reakcija između ozona i organske tvari selektivna i ne može potpuno razgraditi organsku tvar na CO2 i H2O. Produkti nakon oksidacije ozona često su organske tvari karboksilne kiseline. I kemijska svojstva ozona izuzetno su nestabilna, posebno u nečistoj vodi, a brzina oksidacijske razgradnje mjeri se u minutama. U pročišćavanju otpadnih voda, oksidacija ozona obično se ne koristi kao zasebna jedinica za pročišćavanje, a obično se dodaju neke metode ojačavanja, kao što su fotokatalitička ozonizacija, bazno katalizirana ozonizacija i višefazna katalitička ozonizacija. Osim toga, kombinacija oksidacije ozona s drugim tehnologijama također je fokus istraživanja, kao što je metoda ozona/ultrazvuka, metoda adsorpcije ozona/bioaktivnog ugljena itd.
U literaturi je objavljeno da kombinacija oksidacije ozona i adsorpcije aktivnim ugljenom može smanjiti masenu koncentraciju aromatskih ugljikovodika u otpadnoj vodi na 0.002ug/L. Korištenje oksidacije ozona za uklanjanje površinski aktivnih tvari u industrijskoj cirkulirajućoj vodi može učinkovito povećati stupanj pročišćavanja gradskih postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i poboljšati kvalitetu drenažne vode. Yu Xiujuan i drugi također su postigli dobre rezultate u uklanjanju organskih mikrozagađivača u vodi korištenjem procesa ozon-bioaktivirani ugljen. Zbog niske topljivosti ozona u vodi, kako učinkovitije otopiti ozon u vodi postalo je vruća tema u istraživanju ove tehnologije.
2. Metoda elektrokemijske katalitičke oksidacije
Ova tehnologija nastala je 1940-ih i ima prednosti širokog raspona primjena, visoke učinkovitosti razgradnje, jednostavnih energetskih zahtjeva, jednostavne automatizacije te fleksibilnih i raznolikih metoda primjene. Elektrokemijska katalitička oksidacija može se koristiti kao mjera predtretmana teško razgradive otpadne vode za poboljšanje biorazgradljivosti, a može se koristiti i kao tehnologija dubinske obrade fenolne otpadne vode koju je teško razgraditi. Proces reakcije elektrolize odvija se izravno u elektrolitičkoj ćeliji elektrokatalitičke oksidacije. U uvjetima optimizirane pH vrijednosti, temperature i jakosti struje, fenol se može gotovo potpuno razgraditi.
Za visokokoncentrirane, teško razgradive, toksične i štetne otpadne vode koje sadrže fenole, tradicionalne biološke i fizikalne metode izgubile su svoje prednosti, a metode kemijske oksidacije ometene su svojom visokom cijenom. Ljudi sve više preferiraju metode elektrokemijske katalitičke oksidacije, ali one također imaju problema, kao što su potrošnja energije, materijali elektroda su uglavnom plemeniti metali, visoka cijena i korozija anode, a istraživanje mikrodinamike i termodinamike koje vodi njihovu promociju i primjenu još uvijek je nesavršena.
3. Tehnologija mokre oksidacije
Mokra oksidacija, također poznata kao mokro izgaranje, učinkovita je metoda za pročišćavanje organske otpadne vode visoke koncentracije. Njegovo osnovno načelo je uvođenje zraka u uvjetima visoke temperature i visokog tlaka radi oksidacije organskih zagađivača u otpadnoj vodi. Prema tome postoji li katalizator u procesu obrade, može se podijeliti na oksidaciju mokrim zrakom i katalitičku oksidaciju mokrim zrakom.
3.1 Oksidacija mokrim zrakom
Prva tvrtka koja je razvila i industrijalizirala oksidaciju mokrim zrakom (WAO) bila je Zimpro u Sjedinjenim Državama. Tvrtka je primijenila WAO proces za obradu toksičnih i štetnih industrijskih otpadnih voda kao što je tekućina za pranje otpada iz proizvodnje olefina, otpadna voda iz proizvodnje akrilonitrila i otpadna voda iz proizvodnje pesticida. WAO tehnologija je uvođenje zraka pod visoke temperature ({{0}} stupnjeva) i visokog tlaka (0.5-20MPa) za izravnu oksidaciju i razgradnju visokomolekularne organske tvari u otpadnoj vodi u anorganske ili male molekularne organske tvari.
Stopa uklanjanja organskog fosfora i organskog sumpora iznosi čak 95%, odnosno 90% pri prethodnoj obradi otpadne vode proizvodnje dimetoata tehnologijom oksidacije mokrim zrakom. Zimpro-ov WAO proces ima visoku učinkovitost obrade i kratko vrijeme reakcije, ali budući da tehnologija zahtijeva visoku temperaturu i visoki tlak, potrebno ulaganje u opremu je veliko, a radni uvjeti su teški, opća poduzeća to teško prihvaćaju. Stoga je metoda katalitičke oksidacije mokrim zrakom, koja koristi katalizator za smanjenje reakcijske temperature i tlaka ili skraćivanje vremena zadržavanja reakcije, posljednjih godina dobila veliku pozornost i istraživanja.
3.2 Katalitička oksidacija vlažnim zrakom
Katalitička oksidacija mokrim zrakom (CWAO) metoda je dodavanja prikladnog katalizatora tradicionalnom procesu mokre oksidacije kako bi se omogućilo da se reakcija oksidacije završi pod blažim uvjetima i u kraćem vremenu. To može smanjiti temperaturu i tlak reakcije, poboljšati kapacitet oksidacijske razgradnje, ubrzati brzinu reakcije, skratiti vrijeme zadržavanja i tako smanjiti koroziju opreme i operativne troškove. Ključno pitanje katalitičke oksidacije mokrim zrakom je katalizator visoke aktivnosti koji se lako reciklira. CWAO katalizatori općenito se dijele u tri kategorije: metalne soli, oksidi i kompozitni oksidi. Prema obliku katalizatora u sustavu, katalitička oksidacija mokrim zrakom može se podijeliti na homogenu mokru katalitičku oksidaciju i heterogenu mokru katalitičku oksidaciju.
(1) Homogena mokra katalitička oksidacija. U metodi homogene mokre katalitičke oksidacije, budući da je katalizator (uglavnom metalni ioni) topljiva sol prijelaznog metala, te soli postoje u otpadnoj vodi u obliku iona. Na ionskoj ili molekularnoj razini, oni kataliziraju reakciju oksidacije organske tvari u vodi tako što pokreću reakciju slobodnih radikala oksidansa i kontinuirano ga regeneriraju. U metodi homogene mokre katalitičke oksidacije, budući da katalizator djeluje neovisno na molekularnoj ili ionskoj razini, molekularna aktivnost je visoka, što rezultira boljim učinkom oksidacije. Međutim, budući da katalizator u metodi homogene mokre katalitičke oksidacije postoji u obliku iona, teško ga je obnoviti i ponovno upotrijebiti iz otpadne vode, a lako je izazvati sekundarno onečišćenje.
(2) Metoda heterogene mokre katalitičke oksidacije. Heterogena mokra katalitička oksidacija je dodavanje netopljivog krutog katalizatora u reakcijski sustav. Njegovo katalitičko djelovanje odvija se na površini katalizatora. Specifična površina katalizatora ima velik utjecaj na brzinu razgradnje organske tvari. Zbog različitih tipova sastava krutih katalizatora i svojstava otpadnih voda, učinak mokre katalitičke oksidacije je također različit. U metodi heterogene mokre katalitičke oksidacije, budući da se kruti katalizator ne otapa i ne teče, lakše ga je aktivirati, regenerirati i reciklirati, pa su izgledi njegove primjene vrlo široki.
4. Tehnologija superkritične oksidacije vode
Tehnologija superkritične oksidacije vode je poboljšanje i poboljšanje tehnologije oksidacije mokrim zrakom. Uspješno ga je razvila američka tvrtka MODAR 1982. Njegov princip je korištenje superkritične vode kao medija za oksidaciju i razgradnju organske tvari. Također koristi vodu kao glavnu tekuću fazu i kisik u zraku kao oksidans, te reagira pod visokom temperaturom i visokim tlakom.
Međutim, njegovo poboljšanje i poboljšanje leži u korištenju svojstava vode u superkritičnom stanju. Dielektrična konstanta vode smanjena je na vrijednost blisku onoj organske tvari i plina, tako da se plin i organska tvar mogu potpuno otopiti u vodi, fazna sučelja nestaje i formira se homogeni oksidacijski sustav koji eliminira međufaznu masu Prijenosni otpor koji postoji u procesu mokre oksidacije, povećava brzinu reakcije, a budući da je nezavisna aktivnost oksidiranih slobodnih radikala u homogenom sustavu veća, povećava se i stupanj oksidacije. Superkritična voda je dobro otapalo za organske tvari i kisik. Organska tvar se homogeno oksidira u superkritičnoj vodi bogatoj kisikom, a brzina reakcije je vrlo velika. Na 400-600 stupnju struktura organske tvari može biti uništena u nekoliko sekundi, a reakcija je potpuna i temeljita, tako da se organski ugljik i vodik potpuno pretvaraju u CO2 i H2O.
Tehnologija superkritične oksidacije vode privlači sve više pažnje zbog svoje brze reakcije i temeljite oksidacije. Kako smanjiti temperaturu i tlak reakcije ili skratiti vrijeme zadržavanja reakcije kroz katalizatore žarište je istraživanja u ovom području. Trenutno, većina uobičajeno korištenih katalizatora su katalizatori koji se koriste u procesima mokre katalitičke oksidacije. Pronalaženje katalizatora sa širokim spektrom katalitičkih svojstava za tehnologiju superkritične oksidacije vode je poteškoća u promicanju ove tehnologije.
5. Tehnologija fotokatalitičke oksidacije
Tehnologija fotokatalitičke oksidacije razvijena je na temelju tehnologije fotokemijske oksidacije. Tehnologija fotokemijske oksidacije je reakcijski proces u kojem se organski zagađivači oksidiraju i razgrađuju pod djelovanjem vidljive svjetlosti ili ultraljubičastog svjetla. Organski zagađivači lako upijaju nešto skoro ultraljubičastog svjetla (290-400nm) u prirodnom okruženju. U prisutnosti aktivnih tvari dolazi do jakih fotokemijskih reakcija koje razgrađuju organsku tvar. Međutim, zbog ograničenja reakcijskih uvjeta, razgradnja fotokemijskom oksidacijom često nije dovoljno temeljita i lako je proizvesti razne aromatske organske međuprodukte, što je postao problem koji fotokemijska oksidacija treba prevladati.
Budući da su Carey i sur. prvi put upotrijebio TiO2 za fotokatalitičku razgradnju bifenila i klorbifenila 1976., žarište istraživanja tehnologije fotokatalitičke oksidacije pomaknulo se u smjeru fotokatalitičke oksidacijske razgradnje organskih zagađivača korištenjem TiO2 kao katalizatora.
Zbog jednostavne strukture opreme za fotokatalitičku oksidaciju, blagih reakcijskih uvjeta, jednostavne kontrole radnih uvjeta, jake sposobnosti oksidacije, bez sekundarnog onečišćenja i visoke kemijske stabilnosti, netoksičnosti i niske cijene TiO2, tehnologija fotokatalitičke oksidacije TiO2 je nova tehnologija obrade vode sa širokim izgledima za primjenu.
6. Metoda ultrazvučne oksidacije
Razvoj sonokemije privukao je sve više pozornosti na njezinu primjenu u pročišćavanju vode i otpadnih voda. Izvor energije ultrazvučne oksidacije je akustična kavitacija. Kada ultrazvučni valovi (15 kHz-20 MHz) dovoljnog intenziteta prolaze kroz vodenu otopinu, amplituda zvučnog tlaka premašuje statički tlak unutar tekućine u poluciklusu negativnog tlaka zvučnog vala, a jezgra kavitacije u tekućini brzo se širi; u poluciklusu pozitivnog tlaka zvučnog vala dolazi do pucanja mjehurića uslijed adijabatske kompresije, a trajanje je oko 0.1μs. U trenutku puknuća stvara se lokalno okruženje visoke temperature i visokog tlaka od oko 5000 K i 100 MPa, te se stvara snažan udarni mikromlaz brzine 110 m/s.
Oprema koja se koristi za ultrazvučnu oksidaciju je magnetoelektrični ili piezoelektrični ultrazvučni pretvornik, koji generira ultrazvučne valove putem elektromagnetske transdukcije. U laboratoriju se najčešće koriste ultrazvučni instrumenti radijacijske ploče, tipa sonde i NAP reaktori. Uvjeti ultrazvučne reakcije oksidacije su blagi, obično se izvode na sobnoj temperaturi, s niskim zahtjevima za opremu i ekološka je tehnologija obrade bez zagađenja sa širokim izgledima za primjenu.
Baoji JM-TITANIUM-Profesionalni dizajn i proizvođač anoda
Tijekom godina specijalizirali smo se za istraživanje i razvoj anoda, proizvodnju i proizvodnju, a naši se proizvodi izvoze u mnoge zemlje diljem svijeta. Različite serije anoda mogu se dizajnirati i proizvesti prema stvarnim parametrima okoliša različitih korisnika. Dobrodošli ste u posjetu i dogovor.
Nicole
Tvrtka: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Država: Kina
Dodaj: Baoti cesta, Jintai, grad Baoji, Shaanxi, Kina
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Web stranica: www.jm-titanium.com
