淺談污水處理中的催化劑

馬皓元

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提升以及城市化進(jìn)程的加快，環(huán)境破壞問題逐漸浮出水面，工業(yè)化發(fā)展會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞，而要想經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，就需要以犧牲環(huán)境為代價(jià)，這也是多年以來城市發(fā)展必須面對(duì)的悖論。因此治理城市污水問題刻不容緩，筆者結(jié)合所學(xué)知識(shí)和大量調(diào)查研究，探索污水處理中催化劑的功效，希望通過運(yùn)用高效的催化氧化技術(shù)處理污水問題，達(dá)到保護(hù)城市排污要求，因此本文就幾種催化劑以及他們對(duì)污水處理的效果進(jìn)行討論。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境保護(hù)；城市污水；催化劑；處理

近年來，我國在經(jīng)濟(jì)發(fā)展上取得的進(jìn)步另世界各個(gè)國家為之矚目，而經(jīng)濟(jì)建設(shè)是改變國民生存狀態(tài)最重要的因素，只有經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展，才能達(dá)到我國建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)，而在經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境問題也成為困擾我國社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的重要問題，人們生活水平在不斷提高，對(duì)于環(huán)境的要求也不斷加重，而環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)也促使環(huán)境污染問題受到社會(huì)各界的重視。我國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)初期也曾犯過先污染后治理的錯(cuò)誤，隨著觀念的改變，我國政府也在不斷提升污染處理技術(shù)，在處理技術(shù)研發(fā)上一直力求以發(fā)達(dá)國家技術(shù)模板為準(zhǔn)，通過加大資金投入和力度保護(hù)環(huán)境，與此同時(shí)，也在盡量關(guān)閉高污染率的工廠，避免開展耗能量高污染中的項(xiàng)目，一方面治理已經(jīng)出現(xiàn)的污染現(xiàn)象，另一方面避免更重的污染源出現(xiàn)，我國提倡使用節(jié)能方法處理污染問題，因此結(jié)合當(dāng)下在污水處理方面的技術(shù)，本文主要討論氧化劑處理污水的措施。

一、納米催化氧化

我國納米技術(shù)的研發(fā)很早，但在實(shí)踐中使用納米技術(shù)是從最近幾年開始的，納米技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)中起到極好的效果，因此在污水治理中使用納米催化氧化劑是當(dāng)下研究的重點(diǎn)?，F(xiàn)代污水處理工藝中，使用納米催化氧化技術(shù)相對(duì)環(huán)保節(jié)能，主要原理為：在常溫狀態(tài)下，經(jīng)過大量紫外光線照射的納米材料可以在化學(xué)反應(yīng)中生成高氧化性能的羥基自由基，這種氧化能力強(qiáng)的自由基可以降解污水中有毒以及有害的物質(zhì)，由于納米材料密度極大且純度高，產(chǎn)生的自由基在降解功能上要強(qiáng)于普通氧化劑，可以高效快速的處理污水中的有機(jī)氧化物，經(jīng)過氧化反應(yīng)生成水和二氧化碳，達(dá)到凈化污水的目的。

（一）納米催化氧化技術(shù)處理污水的優(yōu)點(diǎn)

納米催化氧化技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是高效且環(huán)保，一方面，相對(duì)于使用普通氧化劑處理污水，納米催化氧化技術(shù)節(jié)約時(shí)間，在單位時(shí)間內(nèi)處理的污水噸數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通氧化劑，且經(jīng)過氧化反應(yīng)產(chǎn)生的主要降解物為水和二氧化碳，在效率上高于普通氧化劑，產(chǎn)生的降解物不會(huì)造成二次污染，一次處理只需幾個(gè)小時(shí)完成，降解效果明顯。不同于其他類型普通氧化劑只能針對(duì)一種污染類型污水進(jìn)行處理的情況，納米催化氧化技術(shù)可以降解多種有機(jī)物，一次研發(fā)投入可以運(yùn)用于多種類型污水治理，盡管納米技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費(fèi)以及造價(jià)相對(duì)較高，但是成品高效，值得大力推廣。其次納米催化氧化劑對(duì)于多環(huán)芳烴類有機(jī)物的降解效率最佳，在操作上更容易實(shí)現(xiàn)，適用于大多數(shù)工業(yè)工廠的污水處理，目前由于城市環(huán)境保護(hù)條件要求，大量一線城市政府禁止城市內(nèi)建設(shè)化工廠，大量化工廠建立在郊區(qū)，這種方法看似緩解了城市污染困境，實(shí)際上治標(biāo)不治本，造成大量化工廠違法排泄工業(yè)廢水，這種現(xiàn)象屢禁不止，因此對(duì)于政府而言，選擇推廣使用高效環(huán)保的納米催化氧化技術(shù)，幫助化工廠解決污水排放問題，是解決環(huán)境污染困境的最佳方式。目前在使用前景上最廣闊的是納米二氧化鈦催化氧化技術(shù)，一方面二氧化鈦原材料屬于環(huán)保材料，制成納米催化氧化劑后，在處理污水時(shí)不會(huì)造成二次污染，另一方面納米二氧化鈦催化氧化劑只需利用太陽能即可大量生產(chǎn)，工藝相對(duì)簡單，在成本節(jié)約上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他類型氧化劑。城市日常排放的生活污水含有大量有機(jī)污染物，而納米二氧化鈦催化氧化技術(shù)在處理有機(jī)污染物上效果顯著。

（二）納米催化氧化技術(shù)的使用范圍

納米催化氧化技術(shù)在處理毛紡染廢水上效果最佳，主要原理為：在玻璃反應(yīng)器中填充納米二氧化鈦膜覆蓋的填充料，將廢水灌注在玻璃反應(yīng)器中并利用潛水泵輔助循環(huán)催化氧化反應(yīng)，暴力填充料表面的納米二氧化鈦催化氧化劑與廢水解除，可以高效講解其中的有機(jī)污染物，且可以循環(huán)注入廢水使用價(jià)值極高。另外納米二氧化鈦催化氧化劑也能處理廢水中的油脂，例如脂肪烴等，含油廢水也能使用這種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)酸降解。與此同時(shí)納米二氧化鈦能降解農(nóng)業(yè)廢水中的有機(jī)磷，納米催化氧化技術(shù)能吸附農(nóng)藥廢水中的有機(jī)磷并進(jìn)行光催化，在光照中進(jìn)行有機(jī)磷降解。

二、光催化氧化

光催化氧化技術(shù)是近年新型的技術(shù)，盡管我國經(jīng)過了多年探索研發(fā)才得以實(shí)踐，但在污水處理中已經(jīng)取得一定成績，相對(duì)于納米催化氧化技術(shù)，光催化氧化技術(shù)在處理污水時(shí)需要的時(shí)間更多，但處理效果更佳，對(duì)工業(yè)廢水和生活廢水中的污染物處理更透徹，能將大量有機(jī)物完全降解成無機(jī)物，在避免二次污染上效果更好，光催化氧化技術(shù)使用方法簡單，適用于大量推廣，但收到技術(shù)研發(fā)水平的制約，光催化氧化技術(shù)不能完全回收二氧化鈦粉末，這是這種催化氧化技術(shù)目前無法克服的缺點(diǎn)，也是處了時(shí)間限制外限制光催化氧化技術(shù)在實(shí)踐中大量應(yīng)用的原因之一。但隨著進(jìn)一步的研發(fā)，目前已經(jīng)開發(fā)出可以將活性炭粉末和二氧化鈦合成的催化氧化膜，這種膜附著性極佳，幫助污水處理后進(jìn)一步回收二氧化鈦，也促進(jìn)了光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用。

三、二氧化氯催化氧化

相對(duì)于生活費(fèi)水中有機(jī)物含量過高，工業(yè)廢水中含有的大量化工廢料是我國污水環(huán)境污染中最嚴(yán)重的問題，工業(yè)廢水排放至河流或地下河中，化工廢料無法講解，對(duì)河水中生物造成的影響最大，舉例說明，一家造紙廠排放到河流中的紙漿水可以瞬間毒死河水中的魚，而化工廢水的處理也是污水治理最需要攻克的難關(guān)?；U水中鹽含量高，毒性大，處理工藝復(fù)雜，一旦處理不當(dāng)直接排放，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厝说挠盟踩娃r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，因此處理工業(yè)污水需要使用Fenton試劑，盡管處理經(jīng)濟(jì)成本高，但是效果好且不易造成二次污染。目前我國在處理工業(yè)廢水時(shí)主要選擇使用二氧化氯催化氧化技術(shù)，主要機(jī)理為：二氧化氯具有強(qiáng)氧化性能，廢水處理中使用表面催化劑，同時(shí)投放二氧化氯，將工業(yè)廢水中的有機(jī)物催化氧化成小分子有機(jī)物，這種措施能提升廢水的生化性能，進(jìn)一步使用二氧化氯能將小分子有機(jī)污染物降解為二氧化碳和水，達(dá)到根治的效果。

四、結(jié)束語

綜上所述，納米催化氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)以及二氧化氯催化氧化技術(shù)等高效催化氧化技術(shù)具有極高的應(yīng)用前景，通過進(jìn)一步研發(fā)降低制作成本，即可在我國大范圍推廣，盡管基于技術(shù)水平的限制，在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題亟待進(jìn)一步去完善，但是相信使用催化劑解決污水治理問題將會(huì)取得更多進(jìn)步。

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