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高级氧化技术在工业应用中的优缺点
来源: 臭氧发生器 发布时间:2021-07-01 浏览次数:

高级氧化技术在工业应用中的优缺点

一、高级氧化法的原理
高级氧化工艺(Advanced Oxidation Processes,简称AOPS)是20世纪80年代开始形成的处理有毒污染物技术,是以羟基自由基为主要氧化剂,实现有机物的降解过程。
特点:
【1】高效性:通过反应产生羟基自由基(·OH),羟基自由基的氧化电位达2.8V,仅次于最强的氟(3.06V),是臭氧的1.35倍。
【2】无二次污染:自由基反应能够彻底分解无机物为无害的产物如CO2和H2O等,是最佳的绿色氧化剂或绿色的氧化技术。
【3】适用范围广:羟基自由基的电子亲和力强,可直接将饱和烃中的H直接拖拽出来,使有机物自身得以氧化,实现有机物的降解;
【4】可控性:AOPs实际是一种物理-化学处理过程,其过程易控制。
 
 
二、高级氧化技术在工业应用中的优缺点
 
1、Fenton高级氧化法
原理
过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化技术体系称为Fenton氧化法。
 
优点
【1】过氧化氢分解速度快,氧化速率较高;
【2】初始投资成本低
 
缺点
【1】Fe2+催化剂难以分离和重复使用;
【2】受低pH限制大,需添加大量药剂调节pH,产水TDS增高;
【3】出水经常带有大量Fe2+会造成二次污染,增加了后续处理的难度和成本;
【4】过氧化氢储存要求。
 
可行性分析
前期投入:★★★★
运营费用:★★★
后处理费用:★★
去除效果:★★★
 
2、臭氧氧化法
原理
臭氧作为优良的强氧化剂,工业上主要采用的是臭氧直接氧化和通过形成的羟基自由基进行自由基氧化。
 
优点
【1】臭氧本身消毒、除色、除臭、去除有机物和 COD 方面都有很好的效果;
【2】臭氧氧化法降解有机物速度快,条件温和;
【3】不产生二次污染。
 
缺点
【1】臭氧发生器能耗较大,运行成本较高;
【2】臭氧尾气和残留溶解臭氧的去除增加后处理成本。
 
可行性分析
前期投入:★★
运营费用:★★★★
后处理费用:★★★★
去除效果:★★★★
 
 
3、电催化氧化法
原理
通过电极反应直接和间接氧化祛除污水中污染物。
 
优点
【1】电解装置简单,易操控,价格较低;
【2】阳极可以破坏不同类型的有机物;
【3】阴极可以回收有机污染物与重金属同步进行。
缺点
【1】电极消耗大,反应效率不高;
【2】能耗较高,设备成本较高;
【3】反应器放大研究不充分。
 
可行性分析
前期投入:★★★
运营费用:★★★★
后处理费用:★
去除效果:★★★★
 
4、超声氧化法
原理
超声氧化法是通过16kHz-1MHz的超声波辐射溶液,使溶液产生超声空化,在溶液中形成局部高温高压和生成局部高浓度氧化物·OH,并和H2O2可形成超临界水,快速降解有机污染物。
 
优点
超声氧化法集合了自由基氧化、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点,降解条件温和、效率高、适用范围广、 无二次污染。
缺点
能耗大,反应器设计放大的研究并不充分,目前还难以实现工程化。
 
可行性分析
前期投入:★★★
运营费用:★★
后处理费用:★★★
去除效果:★★★★
 
 
5、光催化氧化法
原理
光催化氧化法是通过氧化剂在光的激发和催化剂的催化作用下产生的·OH氧化分解有机物。
 
优点
与传统的处理方法相比,如吸附法、混凝法、活性污泥法、物理法、化学法等相比较,光催化氧化降解水中有机污染物具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等。
 
缺点
【1】紫外光的吸收范围较窄,光能利用率较低,受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制,光能利用率低;
【2】透光度较差的废水会影响光催化效果;
【3】催化剂回收困难易失活;
【4】催化剂回收困难易失活;
【5】工业扩大化研究不充分。
 
可行性分析
前期投入:★★
运营费用:★★★
后处理费用:★★★
去除效果:★★★
 
 
6、湿化氧化法
原理
高温高压下,利用氧化剂将废水中有机物氧化成二氧化碳和水,从而达到去除污染物的目的。
 
优点
应用范围广,高效、流程简单,占地面积小,无二次污染。
缺点
反应条件苛刻,对设备要求很高,燃料消耗大。
 
可行性分析
前期投入:★★★★
运营费用:★★★★
后处理费用:★
去除效果:★★★★
 
 
7、超临界水氧化法
原理
在超临界水的状态下将废水中所含的有机物用氧化剂迅速分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。
 
优点
超临界水对有机物的氧气都是极好的溶剂,因此有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行,反应不会因相间转移而受限制。同时高的反应温度,也使反应速度加快。其中催化超临界水氧化技术具有更强的降解能力和较低的反应温度与压力。
 
缺点
【1】设备及工艺要求高,一次性投资大;
【2】设备的防腐和盐沉积问题并未完全解决;
【3】反应机理上还需进一步探讨。
 
可行性分析
前期投入:★★
运营费用:★★★★
后处理费用:★★
去除效果:★★★★