2.4 超臨界水氧化法
超臨界水氧化法(SCWO)是近些年新興的高級氧化技術,與傳統的氧化技術相比具有:效率高、有毒物質去除率達99.99%以上;使用范圍廣,可用于各種有毒難降解有機物;產物不需做進一步處理;在低有機物含量(2%)時,可自身熱交換,不需要外界供熱;反應速度快,在幾十秒的時間內即可完全氧化有機物;反應器結構簡單,處理量大等優點[22]。
超臨界水氧化法是利用水在溫度為374.3℃、臨界壓力為22.05 MPa的超臨界狀態下的特性,讓有機物與空氣、O2等氧化劑在超臨界水中發生勻相氧化反應,從而達到去除有機物的目的。顏婉茹等[23]研究了超臨界水氧化處理廢水中活性染料,結果表明:在380℃、25 MPa、pH值為7的超臨界條件下,染料廢水中的TOC能有效地去除,停留3.2min,COD的去除率可達98.06%。馬承愚等[24]利用超臨界水氧化法處理偶氮染料生產廢水,試驗結果表明:溫度為520℃、壓力為28 MPa的條件下,氧化反應時間分別為180 s和240 s時,其COD去除率分別達到98.37%和99.09%,使高濃度難降解印染廢水處理達到國家排放標準。
3 BDD薄膜電極電化學氧化法原理及其應用
近年來,新化學纖維引入紡織業以及印染后整理技術的發展,使得PVA料、油劑酸、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水,其COD值由原來的400~1 000 mg/L上升到2 000~3 000mg/L[25],這就使得一些生物降解技術難以達到預期的處理效果,從而需要尋求其他的處理方法。采用BDD薄膜作電極的電化學法作為新興的高級氧化處理技術在難降解有機廢水處理方面具有明顯的優勢,具有操作簡單、抗氧化性強、COD去除率高、脫色效果好等特點[26]。
電化學氧化法是在外加低電場的情況下,通過控制電壓或者電流等條件,發生電化學和電化學反應的過程。其結果是使有機污染物質在水中的濃度下降,或者直接無機化[27];尤其對印染廢水中酚的降解效果明顯,基本無二次污染等[28]。BDD電極是以金剛石為襯底,在其表面覆蓋含半導體元素的薄膜而形成的薄膜電極,具有電勢窗寬、析氧電位高、析氫電位低、背景電流低等特點。研究發現[28],BDD薄膜電極的表面由于摻雜效應很容易產生氧化性極強的·OH,其氧化有機物的主要過程如下:
H2O或OH-在陽極上放電產生物理吸附態的·OH,反應可表示為
MOx+ H2O→MOx(·OH) + H++ e-(1)
吸附態的羥基自由基(·OH)具有很強的氧化性能,與有機物R發生電化學氧化作用而使其分解,反應可表示為
R + MOx(·OH)→CO2+ H++ e-+ MOx(2)
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