尽管湿式氧化技术对有毒污染物氧化速度快、效率高、反应彻底、不产生二次污染,但因其操作条件比较苛刻、设备要求高、运行费用昂贵,使该项技术的应用受到一定的限制.因此,研制新型高效催化剂以降低反应要求,是当前湿式氧化技术研究的要点.
2超声波氧化法技术[10]
通常,频率范围在 15 kHz~1 MHz 的超声波辐照降解水中的化学污染物是由超声空化效应引起的物理化学过程.超声空化的热点理论模型认为[11]:一定频率和压强的超声波辐照溶液时,在声波负压相作用下溶液中产生了空化泡,在随后的声波正压相作用下空化泡迅速崩溃,整个过程发生在 ns~μs 的时间内,气泡快速崩溃.伴随着气泡内蒸汽相的绝热压缩产生瞬时的高温高压,形成所谓的“热点”.进入空化泡中的水蒸气在高温高压下发生了分裂及链式反应,产生·OH、HOO·、·H等自由基以及 H2O2和 H2等物质.声化学反应的途径主要包括高温高压热解反应和自由基氧化反应.[12]
20 世纪 90 年代,超声波的物理化学效应逐渐被人们所重视,并发展成一种新型的水污染控制技术.[13]Stock 等[14]指出,高频率的超声波可加快母体染料的降解,其降解效率比同等条件下的光催化要快 2 倍.祁梦兰等[15]研究了声化学氧化预处理靛蓝染料废水,可使废水的BOD/COD值由0.22~0.28提高到0.44~0.51.胡文容等[16]用超声强化臭氧技术处理偶氮染料,超声功率 80 W 时,臭氧的用量比单独使用减少 48%,而脱色率高达 90%.宋爽等[17]也研究了超声强化臭氧技术处理分散蓝染料,在最佳条件下处理 5 min,脱色率高达99%.华彬等[18]研究了超声技术降解酸性红 B 废水,在一定条件下加入一定量NaCl,可使降解率达到 90%.
目前,超声波技术研究的对象多为单组分模拟体系,而实际印染废水中常含有多种污染物,因此,超声波技术在实际印染废水处理中的实用性还有待进一步研究.
3光催化氧化技术
光催化氧化技术是利用半导体(例如 TiO2、SnO2、ZnS、WO3等)作为催化剂,当紫外光照射到半导体表面时,电子发生跃迁,从而形成了光生电子和空穴.光生电子具有很强的还原性,空穴具有很强的氧化性,空穴与氧化物表面吸附的水作用形成强氧化性的·OH,从而最终氧化分解有机物.光催化氧化技术利用辐照、光催化剂在反应体系中产生活性极强的自由基,再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物降解为简单的无机物.
1972 年,Fujishima 等[19]发现受辐射的 TiO2表面能发生水的持续氧化还原反应.半导体(如 TiO2)光催化氧化作为一种降解有机物的深度氧化技术近几年来发展迅速,因其高活性、安全、价廉、无污染等优点备受青睐.蒋伟川等[20]以 TiO2半导体为光催化剂对溶液中的分散染料降解进行了研究,在通空气的条件下,光照 50 min 可使 50 mg/L 的染料溶液完全脱色,COD去除率可达 70%以上.王文保等[21]在紫外光照射下,处理碱性绿染料溶液,不加 ZnS 时,脱色率为 1%,而加入ZnS 光照 10 min 脱色率即达 94%,说明 ZnS 对其具有很好的光催化脱色效果.涂代惠等[22]采用自制的 TiO2膜和平板式固定床式光催化氧化反应装置进行印染废水的光催化氧化降解试验,COD 的去除率为68.4%,色度去除率为 89.1%,阴离子表面活性剂的去除率为87.45%,出水达到国家规定的废水排放标准.Daneshvar等[23]以 P-25 型纳米 TiO2为催化剂,对偶氮染料酸性红14 废水进行了光催化处理研究,在一定条件下,15min后水样的脱色率达到 88%.
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