濕式催化氧化法

1、催化濕式氧化法(CWAO)催化催化濕式氧化法濕式氧化法目 錄研究背景反應機理工藝流程圖應用案例影響因素研究展望 目前，我國正處于工業(yè)化快速發(fā)展的時期，污染物排放量目前，我國正處于工業(yè)化快速發(fā)展的時期，污染物排放量急劇增長，水體污染狀況日趨嚴重。據(jù)統(tǒng)計，化學工業(yè)每年排急劇增長，水體污染狀況日趨嚴重。據(jù)統(tǒng)計，化學工業(yè)每年排放廢水量占全國排放廢水量的放廢水量占全國排放廢水量的 1/5 左右，尤其是廢水中左右，尤其是廢水中COD濃濃度較高，難降解有機有毒有害物質含量高，是水污染控制的重度較高，難降解有機有毒有害物質含量高，是水污染控制的重點和難點。點和難點。 催化濕式氧化催化濕式氧化(Catalyti

2、c Wet Air Oxidation，CWAO)是是20世紀世紀80年代在濕式氧化年代在濕式氧化(Wet Air Oxi-dation，WAO) 基礎上發(fā)展基礎上發(fā)展起來的一種高效、可行的處理有機廢水的技術起來的一種高效、可行的處理有機廢水的技術。研究背景處理有機廢水不同方法對比處理方法處理方法反應機理反應機理廢水種類廢水種類 優(yōu)點優(yōu)點 缺點缺點 催化催化濕式濕式氧化法氧化法促進氧化劑氧化，加速氧化劑發(fā)生鏈式反應而產生高氧化式基團或離子，攻擊廢水中有機物 難降解高濃度有機物廢水、污泥較完全氧化為CO2、N2、H2O，氧化效率高、分解速度快，COD和NH3-N去除率99%以上，可一次處理達標，

3、有機物濃度越高，越經濟，占地少 需高溫高壓設備與配套設施，氧化劑損耗大，易中毒，失活，處理成本較高 生物法生物法通過生物吸附、以空氣吹脫及微生物新細胞物質合成消耗而降解BOD/COD 0.3 ，可生物降解的有機物廢水、污泥 COD去除率60%左右，苯胺，硝基苯能基本達標，運行費用低，易管理占地面積大,投資高,受廢水成分和濃度限制,停留時間長,脫色差,不適合鹽濃度高的廢水 化學絮凝化學絮凝法法加入混凝劑,減少電荷及雙電層的有效距離,降低電位,通過吸附架橋形成大絮團廢水中以懸浮狀或膠體形式存在的污染物,膠體顆粒為0.1 1 nm COD去除率70%左右,處理費用較低,苯胺類,酚類可達標 污泥量大，

4、適用范圍窄,難達標 一般化學氧化法一般化學氧化法用常用氧化劑分解有機物 廢水中還原性有機物可使一些有機物氧化分解,氧化停留時間少氧化劑用量大，只對某些難降解有機物有效 焚燒法焚燒法 高溫焚燒 少量高濃度廢水、污泥 蒸發(fā)液吸收后，污染物基本達標，能回收鹽能耗高，投資大 1、廢水的反應熱和所需的空氣量廢水的反應熱和所需的空氣量2、溫度、溫度 當溫度當溫度150 時，水的溶解度隨著溫度的升高而增大。時，水的溶解度隨著溫度的升高而增大。3、壓力、壓力 如果壓力過低，大量的反應熱就會消耗在水的蒸發(fā)上，這樣不如果壓力過低，大量的反應熱就會消耗在水的蒸發(fā)上，這樣不但反應溫度得不到保證，而且反應器有蒸干的危險

5、。但反應溫度得不到保證，而且反應器有蒸干的危險。4、反應時間、反應時間 一般而言，催化濕式氧化處理裝置的停留時間在一般而言，催化濕式氧化處理裝置的停留時間在 0.12 h 之間。之間。 影響因素5、進水的、進水的 pH 調節(jié)廢水到適宜的調節(jié)廢水到適宜的 pH，有利于加快反應的速率和有機物的降解，有利于加快反應的速率和有機物的降解。同時，低的同時，低的pH 易使催化劑活性組分溶出和流失，造成二次污染。易使催化劑活性組分溶出和流失，造成二次污染。6、催化劑的種類、催化劑的種類 催化劑分為催化劑分為均相催化劑和非均相催化劑均相催化劑和非均相催化劑。均相催化劑均相催化劑如如 Zn、Fe、Cr、Ni、C

6、o、Mo 。根據(jù)活性成分的不同，非均相催化劑可分為貴。根據(jù)活性成分的不同，非均相催化劑可分為貴金屬系列（金屬系列（Ru、Rh、Pt、Ir、Pd、Cu、Mn）和過渡金屬氧化物）和過渡金屬氧化物（ZnO-CuO/Al2O3）系列。）系列。 此外，還有稀土系列催化劑（此外，還有稀土系列催化劑（Ce）。）。目前對催化濕式氧化的研究結果普遍認為濕式氧化是自由基反目前對催化濕式氧化的研究結果普遍認為濕式氧化是自由基反應，反應分為鏈的引發(fā)、鏈的發(fā)展或傳遞、鏈的終止三個階段應，反應分為鏈的引發(fā)、鏈的發(fā)展或傳遞、鏈的終止三個階段(1)鏈的引發(fā)鏈的引發(fā): 濕式氧化過程中鏈的引發(fā)是指由反應物分子生成自由基的濕式氧化

7、過程中鏈的引發(fā)是指由反應物分子生成自由基的過程。在這個過程中，氧通過熱反應產生過程。在這個過程中，氧通過熱反應產生 H2O2，如下，如下：反應機理 ) M( 2OH M +OH OH +2R O + 2RH )(RH HOO + R O + RH222222為催化劑為有機物(2)鏈的發(fā)展或傳遞鏈的發(fā)展或傳遞: 自由基與分子相互作用，交替進行使自由基數(shù)量迅速增加自由基與分子相互作用，交替進行使自由基數(shù)量迅速增加的過程。的過程。 +22RROOHRHROOROOOROHROHRH(3)鏈的中止鏈的中止： 若自由基之間相互膨脹生成穩(wěn)定的分子，則鏈的增長過程若自由基之間相互膨脹生成穩(wěn)定的分子，則鏈的增

8、長過程將中斷。將中斷。 22+OROHROOHOHROOROOROORRROORRRR1丁凱揚,周瑜.催化濕式氧化技術研究進展J.廣東化工,2013,40(12):107-109.2Zhang Zhang, Yanshan Gao, Qiang Wang,Fabrication, activity and mechanism studies of transition metal molybdate/molybdenum trioxide hybrids as novel CWAO catalysts,Separation and Purification Technology,Volume

9、191,2018,354363.工藝流程圖加熱器反應器排氣（CO2,N2)出水氣液分離回收余熱催化濕式氧化法處理有機廢水的工藝流程圖廢水原水升壓泵空壓機空氣廢水分離器水蒸汽分離器催化反應器高壓泵已氧化的液體循環(huán)泵空壓機空氣透平機廢氣熱交換器再沸器應用實例13曾經,彭青林.催化濕式氧化技術處理高濃度有機廢水催化劑研究J.環(huán)境污染與防治,2009,31(08):37-40+45. 實驗廢水為高濃度乙酰基丁二酸二甲酯(DMAS）生產廢水，主要含順丁烯二酸酐、順丁烯二酸單酐、乙醛、苯甲酰過氧化物、馬來酸二甲酯、甲醇、馬來酸酐、苯甲酸、DMAS等有機物。 廢水COD達16542 mg/ L,pH為4.6

10、左右。 實驗裝置采用固定床連續(xù)鼓泡式反應器(簡稱固定床反應器)。固定床反應器設計壓力為15 MPa,溫度 400 ,內徑15mm、長度600 mm。應用實例24錢仁淵,錢俊峰,云志.催化濕式氧化高濃度SDBS廢水的研究J.水資源保護,2007(06):48-51. 采用自制間歇反應裝置進行催化濕式氧化實驗。 不銹鋼容器作為催化濕式氧化實驗中耐高溫高壓的反應器,反應器容積為130mL。 實驗用SDBS廢水為自配模擬廢水,廢水COD質量濃度為4942.1mg/L, pH值為8.2。研究展望 溫度是CWAO最重要的操作參數(shù)，即活化能。當使用CWAO作為預處理工藝以改善生物可分級性時，在具有催化劑的化學計量氧氣壓力（即7.6Pa的氧分壓）下，最佳操作溫度為180，因此CWAO的節(jié)能化處理十分重要。 CWAO只能用作高強度污染物的預處理工藝，可與其他處理方法（如生物處理和光催化）結合使用，以獲