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      TECHNOLOGY

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      高級氧化技術——輝光裂解

      Glaze于1987年初次提出,泛指反應過程有大量羥基自由基參與的氧化技術。其基礎在于運用氧化劑、輻射,有時還與氧化劑結合,在反應中產生的活性很強的自由基(一般為羥基自由基·OH),再通過自由基與有機物之間的加合、取代、電子轉移等使污染物全部或接近全部礦質化,因此在廢水\廢氣處理中的應用具有顯著的效果,可以說是廢水、廢氣處理應用中的核武器。
      高級氧化技術其本質是利用羥基自由基氧化降解水相、氣相中的各種污染物的化學反應。反應機理:羥基自由基·OH作為反應的中間產物,引發誘導產生鏈反應,·OH主要通過電子轉移、親電加成、脫氧反應等途徑無選擇地直接與各種有機化合物作用而將其降解為CO2、H2O和其他無害物質。羥基取代反應,羥基自由基進攻芳環上的氫,發生羥基置換反應,反應速率常數約為6*109mol·S1。由于羥基的作用,很容易生成芳環的二羥基取代物,使芳環發生鄰位或間位開裂。脫氫反應,羥基自由基能直接拉出烷烴上的氫,生成水和有機自由基R,其反應速率常數約為2*109mol·s-1。生成的有機自由基R可以相互反應,也可以與水中的溶解氧反應。R-H+OH→R·+H2O,R·+O2→ROO,形成的過氧自由基(ROO·)作為一種強氧化劑,可脫去有機物上的氫原子:ROO+R-H→ROOH+R·,生成的R·自由基可以在分子上加上一個氧分子,導致自氧化的鏈反應能不斷繼續下去,直至有機物完全氧化。電子轉移反應,羥基自由基的產生以及與有機分子的反應都是由一系列復雜的鏈反應完成的。許多反應產物,如CO32-、HCO3-、HPO42-等與·OH發生反應。OH+CO32-→OH-+CO3-,OH+HCO3-→OH-+HCO3,OH+HPO42-→OH-+HPO4,由于反應產物不再誘發氧化劑產生羥基自由基,對羥基自由基起了掩蔽作用,鏈反應中止。且·OH氧化是一種物理化學過程,反應條件溫和,比較容易控制,設備相對比較簡單等優點,是一種有效降解廢水中有機污染物的方法。
      各種高級氧化技術(AOPS)的共同點是反應過程中產生活性很高的羥基自由基(·OH),其具有以下特點:
      (1)氧化能力強,羥基自由基(·OH)的標準電極電勢(2.8V)僅次于F2(2.87V),是一種氧化能力很強的氧化劑;
      (2)反應速率常數大,羥基自由基(·OH )非?;顫?,與大多數有機物反應的速率常數在106-1010mol-1·L·S-1;
      (3)無選擇性,與反應物濃度無關;
      (4)壽命短,羥基自由基(·OH)壽命較短,在不同的環境介質中,其存在時間有一定差別,一般小于10-4s;
      (5)處理效率高,不產生二次污染。同時,羥基自由基(·OH)還具有殺滅細菌、防腐保鮮的功效。
      AOPs(高級氧化)法的關鍵是產生高度活性的羥基自由基(·OH),我們采用加氧化劑、催化劑及借助紫外光激發敏化光觸媒等多種途徑產生。按產生羥基自由基(·OH)的方式可分為均相、多相和有無輻射照射等多種。
      H2O2 +hv → 2·OH生成的羥基自由基(·OH)是比臭氧更強的氧化劑。
      H2O2/UV法:將紫外光(UV)及其他氧化劑或催化劑引入到H2O2體系中,可以提高H2O2的處理效果,其反應機理一般認為是:1分子的H2O2在紫外光(波長小于300mm)的照射下,產生2分子的羥基自由基,反應有:
      H2O2+hv→2·OH
      ·OH+ H2O2→HO2+ H2O
      H2O+ H2O2→·OH+ H2O+ O2
      2HO2→H2O2+ O2
      2·OH→H2O2
      HO2+·OH→H2O+ O2

      消毒殺菌

      利用高能離子輝光光束裂解惡臭氣體中細菌的分子鍵,破壞細菌的核酸(DNA),再通過·OH、O3進行氧化反應,完全達到脫臭及殺滅細菌的目的。
      輝光裂解技術適用范圍
      主要用于制藥、焦化、煤氣、味精、化肥、養殖、垃圾滲濾液等行業的高濃度、高氨氮、含有有毒有害物質的廢水處理,大大提高上述廢水的可生化性,保證后續生化處理穩定運行。

      輝光裂解與芬頓工藝比較

      名稱 輝光裂解 芬頓
      藥劑 敏化光觸媒+氧化劑 雙氧水+硫酸亞鐵+酸、堿
      活性 COD降解60-70% COD降解20-30%
      活性 氨氮降解75-80% 不降解
      適用pH 2-10 3
      危廢 量大
      成本(按活性處理COD及氨氮降解率和原料成本計算) 0.8元/噸 1元/噸
      反應后PH調整 升高6-7 不升高
      對生化比的影響 提高生化比顯著 提高生化比弱
      色度影響 脫色 增色
      處理前后是否調PH及絮凝 否,不增加鹽分 是,增加鹽分

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