催化氧化法處理甲醛工業(yè)廢水的研究進(jìn)展

王雪 金松亞 楊松戀 海彬 于成博 齊燕姣 劉志遠(yuǎn)(西北民族大學(xué)化工學(xué)院 甘肅 蘭州 730030)

甲醛是一種基礎(chǔ)性化工原料，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，對(duì)人們的生產(chǎn)生活起著極其重要的作用，因此甲醛廢水的治理是一個(gè)重要的工業(yè)問(wèn)題。催化氧化法相對(duì)于傳統(tǒng)工藝可以處理成分復(fù)雜的工業(yè)廢水，因此采用催化氧化技術(shù)處理甲醛廢水已成為研究的熱點(diǎn)。

1.光催化氧化法

近年來(lái)，以半導(dǎo)體為催化劑的光催化氧化法成為最引人注目的甲醛處理方法，它主要是通過(guò)半導(dǎo)體氧化物材料在光照下，表面能被激活的特性，用于甲醛廢水的處理。該法氧化能力強(qiáng)、降解徹底、無(wú)二次污染等，通過(guò)對(duì)催化劑的改性，還可以利用最清潔、廉價(jià)的太陽(yáng)能。

王玉軍等[1]用二氧化鈦?zhàn)鞔呋瘎?，高壓汞燈為光源，通過(guò)采用光催化氧化法對(duì)低濃度甲醛廢水進(jìn)行處理。證明增加催化劑用量可以很大程度上增加反應(yīng)速度，加快甲醛的降解速度并且更加有利的反應(yīng)條件是堿性條件。

2.Fenton試劑氧化法

是國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍研究的一種方法。Fenton試劑催化氧化能力極強(qiáng)，且操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速，被廣泛應(yīng)用于難降有機(jī)廢水的處理。Fenton試劑是由過(guò)氧化氫和Fe2+組成的一種強(qiáng)氧化劑，利用活性較高的羥基自由基氧化降解廢水中的有機(jī)物且在短時(shí)間內(nèi)能實(shí)現(xiàn)完全降解。

吳超飛等[2]通過(guò)采用Fenton試劑氧化法處理甲醛廢水，研究表明：當(dāng)H2O2濃度為0.25mol/L，F(xiàn)e2+濃度為3.0mol/L，并且反應(yīng)在適宜的溫度和時(shí)間下進(jìn)行時(shí)，甲醛的去除率較高。

Fenton試劑氧化法處理能有效的處理甲醛廢水，在此基礎(chǔ)上，研究者又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出了光-Fenton及電-Fenton等工藝。胡成生等[3]采用活性炭/涂膜活性炭混合填料電-Fenton反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)現(xiàn)在pH值，涂膜炭填充比例，電壓，反應(yīng)溫度適宜的條件下甲醛的去除率較高，運(yùn)行費(fèi)用比Fenton試劑法低。

3.濕式氧化技術(shù)

濕式空氣氧化法是在高溫120～374℃、高壓0.5～20MPa和液相條件下用氧化劑氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)有機(jī)物和還原態(tài)無(wú)機(jī)物的一種高級(jí)氧化技術(shù)，它適用范圍廣、污染物分解徹底、停留時(shí)間短、二次污染少。

Lin等[4]采用濕式氧化法處理石化廠廢水，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度、壓力及反應(yīng)時(shí)間的改變，都會(huì)影響COD的去除率。且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)一個(gè)小時(shí)后，均相催化劑硫酸銅 可以使COD的去除率顯著提高。

4.其他催化氧化法

通過(guò)催化氧化法處理甲醛廢水的方法有很多，除以上方法外，還有一種方法通常是以過(guò)渡金屬作為催化活性組分，所用氧化劑一般為 ClO2、H2O2、O3、O2、空氣等。

4.1 ClO2氧化法

ClO2可將甲醛氧化成甲酸直至CO2而將其除去。

岳欽艷等[5]研究了ClO2氧化甲醛廢水。結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)甲醛去除率最大為80%。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)pH值的大小對(duì)反應(yīng)的效果影響較大，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)處理甲醛廢水效果最好的反應(yīng)條件是中性條件。

4.2 H2O2/Fe3+處理高濃度甲醛廢水

高濃度含甲醛廢水一般采用高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行處理，其中Fenton試劑(H2O2/Fe2+)法是在工業(yè)上有成功應(yīng)用的一種廢水處理技術(shù)。Fe3+能夠作為H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基的催化劑，用H2O2/Fe3+處理法是一種很好的處理高濃度甲醛廢水的方法。

黃力群等[6]研究采用H2O2/Fe3+催化氧化處理高濃度含甲醛廢水，探討了雙氧水和催化劑投加量、反應(yīng)pH及反應(yīng)溫度等操作條件對(duì)處理效果的影響。結(jié)果表明，在較優(yōu)的反應(yīng)時(shí)間，溫度，pH等操作條件下，甲醛去除率較高達(dá)99%以上。

4.3 催化臭氧氧化法

采用臭氧氧化法不但能去除水中的有機(jī)污染物，還能將大多數(shù)有機(jī)物降解并改善其生物降解性能。

于欣等[7]通過(guò)制備TiO2∕SiO2催化劑，采用催化臭氧氧化對(duì)甲醛廢水進(jìn)行處理。表明隨著TiO2∕SiO2催化劑的加入量、臭氧流量和溶液PH值的增大，甲醛濃度降低，去除效果大大增強(qiáng)。

結(jié)論及展望

催化氧化法操作方法簡(jiǎn)單、處理效果好、環(huán)保無(wú)污染，但由于氧化劑消耗量大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等因素制約了催化氧化法在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，在甲醛催化氧化處理方面我們確實(shí)取得了一些成果，但仍有很多不足，我們?nèi)孕璨粩嗯?，研究更好的催化氧化甲醛的方法，使其達(dá)到最優(yōu)化。

[1]王玉軍,賀華陽(yáng),駱廣生,等.化工環(huán)保,2003,23(6):311-314.

[2]吳超飛,王剛,楊波等..環(huán)境工程,2002,20(2):7-9.

[3]胡成生,王剛,吳超飛等..環(huán)境科學(xué),2003,24(6):106-111.

[4]S.H.Lin,et al..Treatment of high-strength industrial wastewater by wet air oxidation-a case study.WasteManagement,1997,17(1):71～78

[5]岳欽艷,高寶玉,岳欽文,等.山東環(huán)境,1998(3)：3– 5.

[6]黃立群,張杰,田寧寧等.環(huán)境工程學(xué)報(bào),2009,3(7):1274-1278

[7]于欣,劉洪波,孔令江等.化工環(huán)保,2007,26(1):27-31