淺談高效催化氧化技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用

沈惠霞，肖文帥，王鶴楠，李穎珺

鄭州市污水凈化有限公司，河南 鄭州 450000

近年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展取得了令世界矚目的成就。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中由于片面追求經(jīng)濟(jì)數(shù)量而忽視環(huán)境保護(hù)，使得我國在經(jīng)濟(jì)增長的同時也付出了沉重的環(huán)境代價。隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強(qiáng)，治污問題越來越為社會所重視。我國在發(fā)展環(huán)境污染處理技術(shù)的同時，也力使環(huán)境污染治理力度和治理標(biāo)準(zhǔn)同世界發(fā)達(dá)國家相接軌。一方面采取果斷措施，關(guān)閉一大批生產(chǎn)效率低，污染耗能高的項目；另一方面加強(qiáng)污染治理技術(shù)的資金投入，加強(qiáng)技術(shù)研究力度。基于我國現(xiàn)有的技術(shù)水平結(jié)合本人研究方向，以下謹(jǐn)對高效催化氧化污水處理技術(shù)作以簡要闡述。

1 納米催化氧化

納米技術(shù)是近幾年才逐步發(fā)展起來的新興技術(shù)，將納米技術(shù)應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及污水治理是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。奈米的催化氧化技術(shù)對污水進(jìn)行處理是現(xiàn)代污水處理中較為生態(tài)環(huán)保的方式，它的工作機(jī)理是：在自然狀態(tài)下，納米材料通過紫外光照射，會產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，這種自由基對水中的有毒有害物質(zhì)具有高強(qiáng)度的降解功能，迅速的將有機(jī)污染物氧化降解為無害的水和CO2，凈化污水。

1.1 利用納米催化氧化技術(shù)對污水進(jìn)行處理的優(yōu)點(diǎn)

1）降解效率高，相比于其它污水處理方式，納米催化氧化一般用時較短且處理效果明顯，一次處理一般只需數(shù)小時就可取的良好的降解效果；

2）該降解法適用的有機(jī)物種類多，不像其他方法對降解的有機(jī)物具有選擇性，只能對某一類的有機(jī)物進(jìn)行降解，納米催化氧化技術(shù)幾乎能降解任何有機(jī)物，尤其對多環(huán)芳烴等有機(jī)物降解效果更為明顯；

3）成本低，投資少。該項技術(shù)在暴露的陽光下或利用紫外光照射即可進(jìn)行，方便快捷，投資少，操作方便，沒有二次污染，降解具有徹底性，將有機(jī)污染物氧化降解為CO2和H2O，這些物質(zhì)對環(huán)境都沒什么危害。

納米TiO2光催化氧化技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，一方面它所需的原料節(jié)能環(huán)保，對環(huán)境沒有二次污染。該種工藝?yán)锰柲芗纯蛇M(jìn)行，這是其它污水處理方法所無法比擬的，并且當(dāng)水中的有機(jī)污染物成分過高其它污水處理方式無法應(yīng)對時，納米TiO2光催化氧化技術(shù)優(yōu)勢則更加突出。近年來，我國加大對治污的資金的投入，新的納米催化氧化材料不斷被研制，如納米粒子負(fù)載、高效光催化劑等，還有一些新型的工藝方法如光電結(jié)合的催化方法、太陽能利用技術(shù)等不斷被開發(fā)，這些都為納米TiO2光催化氧化技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1.2 納米催化氧化技術(shù)的應(yīng)用范圍

1.2.1 毛紡染廢水處理

將該項技術(shù)應(yīng)用于毛紡染廢水處理有多種優(yōu)點(diǎn)，它的工作機(jī)理是：將表面涂覆有納米TiO2膜的玻璃填料填充于玻璃反應(yīng)器內(nèi)，通過潛水泵使廢水在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)進(jìn)行光催化氧化處理。在處理的過程中，由于納米TiO2具有巨大的比表面積，能夠與廢水充分接觸對有機(jī)物進(jìn)行分解，并且催化劑能夠持續(xù)使用，工業(yè)利用的價值高。

1.2.2 含油廢水處理

納米催化氧化技術(shù)針對有機(jī)酸類、脂肪烴、多環(huán)芳烴等有機(jī)物具有很好的降解作用，而這些物質(zhì)正是含油廢水中的主要物質(zhì)。因此，該項技術(shù)對含油廢水具有迅速高效的降解作用。

1.2.3 有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理

納米催化氧化技術(shù)對有機(jī)磷農(nóng)藥廢水具有很好的降解作用，由于該項技術(shù)在對污水進(jìn)行處理的過程中具有很高的光催化活性及高效吸附性，能迅速的將有機(jī)磷農(nóng)藥在其表面富集，隨著光照的進(jìn)行將有機(jī)磷農(nóng)藥逐步進(jìn)行光解，當(dāng)光照達(dá)80min，可以達(dá)到完全降解的效果。

2 光催化氧化

光催化氧化技術(shù)是一項新興的污水處理工藝，我國近十幾年來才逐步發(fā)展起來。光催化氧化技術(shù)相比于其它污水處理技術(shù)用時比較多，但處理比較充分，能將有機(jī)物完全降解為H2O和CO2等簡單無機(jī)物，有效避免了對環(huán)境的二次污染，簡單高效，應(yīng)用前景十分廣闊。

受技術(shù)水平的限制，在反應(yīng)的過程中由于對二氧化鈦粉末能及時回收，造成光催化氧化法存在一定的缺陷，影響了該技術(shù)在實際中的推廣和應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，最新研制出的一種復(fù)合催化劑膜，可將TiO2和粉末活性炭聯(lián)合成一種固定的膜，這種膜具有良好的附著性，為該技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供了可靠的保證。

3 二氧化氯催化氧化

化工行業(yè)廢水是我國污水處理中的主要部分，同時也是難點(diǎn)問題，處理不當(dāng)會影響著整個治污效果。化工行業(yè)的污水相對于其他行業(yè)來講，其性質(zhì)更加復(fù)雜，污水成分多，并具具有含鹽量高、COD高、色度高、可生化性差的“三高一差”特點(diǎn)?；ば袠I(yè)污水一般毒性較高，在處理中十分不便，處理不當(dāng)將會直接影響著公民的用水安全及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，帶來一系列的惡心循環(huán)。利用傳統(tǒng)工藝對該類污水進(jìn)行處理，如Fenton試劑、光化學(xué)催化氧化方式經(jīng)濟(jì)成本較高，而生物處理技術(shù)又不方便使用，因此研制一條新型污水處理途徑意義深遠(yuǎn)。

二氧化氯催化氧化技術(shù)是我國經(jīng)過精心研究而逐步探索出來的一個針對化工行業(yè)生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理的有效方法。該工藝的工作原理是：利用強(qiáng)氧化劑二氧化氯在表面催化劑存在的條件下對廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行催化氧化，或?qū)⑵溲趸尚》肿佑袡C(jī)污染物提高廢水的可生化性，或直接將有機(jī)污染物氧化成水和二氧化碳以便較好的去除有機(jī)污染物。

4 過氧化氫催化氧化

過氧化氫氧化法是污水處理催化氧化法中最為常用的一種。眾所周之，過氧化氫是常用的氧化消毒試劑并且具有特殊的地位，它不僅具有很強(qiáng)的氧化性，而且具有較高的還原性，在水溶液中通過化學(xué)反應(yīng)形成的過氧羥基可以使許多污染物迅速水解。過氧化氫的主要應(yīng)用范圍有廢水的除味、消毒等。由于氫氧自由基比其他一些常用的氧化劑具有更高的氧化電極電位，因此過氧化氫是一種很強(qiáng)的氧化劑，而且氫氧自由基具有很高的電負(fù)性或親電子性，在對污水進(jìn)行處理時進(jìn)攻具有一定的進(jìn)攻選擇性。

5 結(jié)論

綜上所述，高效催化氧化技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，目前在我國的應(yīng)用正逐步由推廣走向成熟?；诩夹g(shù)水平的限制，在實際應(yīng)用中還存在一些問題亟待進(jìn)一步去完善。

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