Бурхливий розвиток металургійної промисловості призвів до утворення великої кількості важкоочисних промислових стічних вод, особливо стічних вод коксування, які містять велику кількість токсичних, шкідливих та важко розкладаються висококонцентрованих органічних речовин. Він має особливості складного складу та значних змін якості та об’єму води. Очищення стічних вод коксування все більше викликає занепокоєння людей. Зверни увагу на. В даний час очищення коксових стічних вод є переважно традиційними біологічними методами очищення, методами флокуляції та коагуляції та методами адсорбції. Коксовані стічні води мають погану біорозкладність, і перед біохімічною обробкою їх потрібно розбавити у великій кількості. Більше того, після того як біохімічний витік ХПК (хімічна потреба в кисні) та вміст азоту аміаку важко одночасно відповідати стандарту, його необхідно додатково очистити. Однак деякі передові технології очищення мають високі витрати на обробку, і важко повністю деградувати деякі токсичні та шкідливі речовини, і вони схильні до вторинного забруднення. Виходячи з поточного стану очищення стічних вод коксування, дуже важливо вивчити ефективні та екологічно чисті технології очищення.
Розширений процес окислення (AOPs) використовує надзвичайно активні гідроксильні радикали (· OH), що утворюються в реакційній системі, для атаки молекул органічних забруднювачів і, в кінцевому рахунку, окислюють органічні забруднювачі до CO2, H2O та інших нетоксичних кислот з невеликою молекулою, є екологічно чистою дружня та ефективна технологія очищення стічних вод. В даний час передові технології окислення включають переважно хімічне окислення, фотохімічне окислення, фотокаталітичне окислення, вологі каталітичне окислення тощо. Оскільки АОП мають переваги сильного окислення та легкого контролю умов експлуатації, останнім часом вони привертають все більшу увагу.
▶ Хімічне окислення
Цей метод використовує хімічні окислювачі для перетворення рідких або газоподібних неорганічних або органічних речовин у слабо отруйні або нетоксичні речовини або перетворення їх у легко відокремлювані форми. Загальноприйнятими окислювачами у сфері очищення води є озон, перекис водню, перманганат калію тощо. У процесі очищення стічних вод фенолом найбільш поширеним є застосування озону та перекису водню.
В даний час багато країн світу використовували озон для дезінфекції, особливо в Європі, озон використовується для очищення води на водяних заводах. Додайте до системи окислення озону тверді каталізатори, такі як активоване вугілля з великою площею поверхні. Озон та активоване вугілля використовуються одночасно для каталітичної ролі і можуть поглинати продукти з дрібними молекулами після окислення озону. Вони разом збільшують OH- у розчині. Він має синергетичний ефект для утворення більшої кількості гідроксильних радикалів.
Перекис водню - сильний окислювач. Він має швидку реакцію окислення в лужному розчині і не принесе домішок іонів до реакційного розчину. Тому він добре використовується при лікуванні різноманітних органічних або неорганічних забруднювачів. Перекис водню давно використовується для видалення ХПК у промислових стічних водах. Хоча ціна використання хімічного окислення для очищення стічних вод вища, ніж звичайні фізичні та біологічні методи, цей метод має незамінний вплив на інші методи очищення, такі як токсичні. Попереднє перетравлення небезпечних або біологічно нерозкладаних стічних вод, попередня обробка стічних вод з високою концентрацією/малою течією тощо. Ефект використання однієї лише перекису водню для розкладання стійких вогнетривких сполук з високою концентрацією не є хорошим. Його можна покращити за допомогою солей перехідних металів. Найпоширеніший метод - використання солей заліза для активації.
▶ Метод реагентів Фентона'
Реагент Фентона, який складається з розчинної солі заліза та перекису водню, змішаних у певному співвідношенні, може окислювати багато органічних молекул, і система не вимагає високої температури та високого тиску. Fe2+ в реактиві може ініціювати і сприяти розкладанню перекису водню, тим самим генеруючи гідроксильні радикали. Деякі отруйні та шкідливі речовини, такі як фенол, хлорфенол, хлорбензол та нітрофенол, також можуть бути окислені реактивом Fenton' та фентоноподібним реагентом.
Поєднання перекису водню та озону та поєднання перекису водню та ультрафіолету називаються технологією, подібною до Фентона, і її принцип в основному такий самий, як у технології Фентон.
▶Фотохімічне окислення
Цей метод являє собою хімічну реакцію, що проводиться під дією світла. Це вимагає, щоб молекули поглинали електромагнітне випромінювання певної довжини хвилі і збуджувалися, щоб виробляти молекулярно збуджений стан, а потім хімічно переходити в інший стабільний стан або ставати проміжним продуктом, який ініціює теплову реакцію. Ефект розкладання простого ультрафіолетового випромінювання слабкий. Вводячи відповідну кількість окислювачів (таких як H2O2, O3 тощо) у метод окислення ультрафіолетовим світлом, ефект очищення стічних вод можна значно оптимізувати, а швидкість деградації можна прискорити. Існує два шляхи фотодеградації органічної речовини: пряма фотодеградація та непряма фотодеградація. Перший відноситься до прямої реакції молекул органічної речовини з речовинами в навколишньому середовищі після поглинання світлової енергії; останнє відноситься до певних речовин, що існують в органічному середовищі. Процес поглинання світлової енергії у збуджений стан, а потім індукування реакції органічної речовини та забруднюючих речовин. Серед них більш важливе значення має непряме легке розкладання органічних речовин.
Діапазон довжин хвиль, які можна використовувати в методі фотохімічного окислення, становить 200 нм ~ 700 нм, тобто діапазон ультрафіолетового та видимого світла. Фотохімічне окислення має застосування у боротьбі із забрудненням повітря та очищенні стічних вод. Його можна розділити на системи UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton та інші відповідно до типів окислювачів. Незалежно від системи, фотохімічні реакції загалом погіршують органіку шляхом утворення гідроксильних радикалів.
Наприклад, в системі УФ/О3 рідкофазний озон розкладається з утворенням гідроксильних радикалів під ультрафіолетовим випромінюванням, а швидкість поглинання ультрафіолету досягає максимуму при 253,7 нм, який може окислювати більшість органічних речовин у CO2 та воду, і використовується для очищення заліза у промислових стічних водах. Ціанат, органічні сполуки, кислоти на основі азоту, спирти, пестициди, органічні сполуки, що містять азот, сірку або фосфор, а також хлоровані органічні речовини та інші забруднювачі.
▶Фотокаталітичне окислення
У цьому методі фотокаталізатор (також званий фотокаталізатором) виробляє каталітичний ефект під час опромінення джерела світла певної довжини хвилі, так що навколишні молекули води та кисень збуджуються, утворюючи надзвичайно активні вільні іони OH та O2 групи. У технології фотокаталітичного окислення використовуються такі каталізатори, як TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 та Fe3O4.
TiO2 є найбільш часто використовуваним каталізатором. У фотокаталітичній реакції на фотокаталітичну активність TiO2 головним чином впливають кристалічна фаза, розмір зерен та питома площа поверхні. Коли визначається фаза кристала, розмір зерна кристала та питома площа поверхні стають важливими факторами фотокаталізу TiO2. Чим менший розмір частинок, тим коротший час дифузії фотогенерованих електронів і дірок, і чим більша питома площа поверхні, тим ефективніше поглинати забруднення у воді. Речовина для поліпшення фотокаталітичних характеристик. Коли розмір частинок каталізатора досягає нанометрового рівня, він також може викликати квантовий ефект для покращення швидкості поглинання світла та коефіцієнта використання, що є важливим напрямком поточних досліджень каталізатора.
Фотокаталітичне окислення має характеристики нетоксичності та прості умови експлуатації. Ультрафіолетове світло, імітоване сонячне світло та сонячне світло можна використовувати як джерела світла, а природні умови (наприклад, повітря) можна використовувати як каталітичні промотори. Він має високу активність, хорошу стабільність і може стати органічним. Забруднювачі повністю деградують і немає вторинного забруднення. В останні роки, щоб повною мірою використати природне світло для деградації різних забруднювачів, люди провели велику роботу щодо покращення каталітичної активності та розширення діапазону довжин хвиль збуджуваного світла, який також відомий як поверхнева модифікація каталізаторів. Легування TiO2 перехідними металами може утворювати нові модифіковані рівні енергії шляхом осадження дорогоцінних металів, тим самим розширюючи його діапазон фотовідкликання. Модифікаційні процедури, такі як фотосенсибілізація, можуть покращити фотокаталітичні показники.
Області застосування фотокаталітичного окислення в основному включають очищення стічних вод барвника, органічних стічних вод високої концентрації та видалення важко розкладаються мікрозабруднювачів на передовій стадії очищення питної води. За нормальних умов фотокаталітичне окислення TiO2 може здійснюватися лише в діапазоні довжин хвиль ультрафіолету, що обмежує популяризацію та застосування фотокаталітичної технології. Крім того, розвиток реакторів фотокаталітичного окислення ще незрілий, і важко досягти масштабної обробки.
▶Вологі окислення
Цей метод є вдосконаленим методом окислення, який використовує окислювачі для окислення органічних речовин у стічних водах у вуглекислий газ та воду під високою температурою та високим тиском, тим самим видаляючи забруднювачі. Метод має характеристики широкого діапазону застосування, високої ефективності обробки, невеликої кількості вторинних забруднень, швидкої швидкості окислення, відновлюваної енергії та корисних матеріалів. У Японії та Сполучених Штатах цей метод застосовується в техніці, є передовою технологією та має широкі перспективи розвитку. Однак у цього методу також є проблема, тобто вологі окислення, як правило, потрібно проводити в умовах високої температури та високого тиску. Проміжним продуктом часто є органічна кислота, яка вимагає високих матеріалів обладнання, дорогих каталізаторів і підходить лише для малих витрат та високої концентрації стічних вод ...
До методів вологого окислення відносяться два типи: докритичне окислення води та надкритичне окислення води. Технологія надкритичного окислення води відноситься до нової та високоефективної технології очищення відходів, при якій вода окислюється для очищення органічних забруднювачів у надкритичних умовах. При певній температурі та тиску майже вся органічна речовина може повністю окислюватися і розкладатися за короткий час, що значно скорочує час очищення стічних вод. Пристрій для очищення повністю закритий, що економить простір і не має вторинного забруднення.
У надкритичній воді розчинність солі значно зменшується, тоді як розчинність органічних речовин значно збільшується. Наприклад, бензол, гексан, N2, O2 тощо можуть повністю змішуватися з водою, викликаючи зміну щільності, в’язкості та коефіцієнта дифузії. Коефіцієнт дифузії зменшується зі збільшенням щільності. Оскільки технологія мокрого окислення використовує вищі температуру та тиск, густина води зменшується, коефіцієнт дифузії стає більшим, а швидкість масообміну різко зростає.
Області застосування вологого окислення в основному включають очищення стічних вод пестицидами, очищення стічних вод фенолом, друк та фарбування стічних вод та очищення осаду тощо. Після того, як вищезазначені стічні води очищаються шляхом вологого окислення, токсичність значно зменшується, а також покращується біорозкладність. За допомогою біохімічного очищення можна досягти скидання стічних вод.
Передові технології окислення можуть мінералізувати органічні забруднювачі у вуглекислий газ та воду. Це екологічно чистий процес, але висока вартість переробки при деградації забруднюючих речовин - це [ГГ] «вузьке місце» [ГГ]; обмеження його просування. У передовій технології окислення Китаю &, за винятком кількох таких, як метод Фентона та технологія окислення озону, що застосовувалися у фактичній обробці води, решта в основному перебувають на стадії лабораторних досліджень або на етапі невеликих випробувань. Лише усунувши недоліки високих інвестицій та витрат на переробку передових технологій окислення, серйозної корозії обладнання та невеликої кількості очищеної води, можна пришвидшити її застосування у реальній промисловості. Напрямок розвитку передової технології окислення можна узагальнити таким чином:
По -перше, деякі технології, такі як технологія фотокаталітичного окислення та технологія окислення озону, можуть покращити біологічне розкладання стічних вод, однак обробляти стічні води коксування окремо важко і дорого. Його можна поєднати з біохімічною технологією для зменшення біологічної токсичності коксівних стічних вод та поліпшення біорозкладання. , А потім використовувати для лікування низькоспоживні та високоефективні біохімічні методи.
По -друге, такі технології, як вологі каталітичне окислення та надкритичне окислення води, мають високі вимоги до обладнання та високі витрати на обробку. Можуть бути проведені спеціальні дослідження та розробки для реакторних матеріалів та недорогих каталізаторів. При очищенні стічних вод коксування важко очищувані стічні води, такі як залишок аміаку, не слід змішувати з іншими стічними водами, збільшувати кількість стічних вод, а потім використовувати для очищення вищезгадані передові окислювачі.
Третій-спроектувати реактор із простою конструкцією, високою ефективністю, природним освітленням та тривалою стабільною роботою, покращити ефективність обробки технологією фотохімічного окислення та фотокаталітичного окислення та поєднати її з коагуляцією, адсорбцією та іншими технологіями.