Proses Oksidasi Tingkat Lanjut, sebuah teknologi untuk pengolahan polutan beracun dan sulit yang mulai terbentuk pada tahun 1980-an, dicirikan oleh pembentukan radikal hidroksil (-OH) melalui reaksi, yang memiliki sifat oksidatif yang kuat, dan melalui reaksi radikal bebas dapat menguraikan polutan organik secara efektif, atau bahkan mengubahnya menjadi zat-zat anorganik yang tidak berbahaya seperti karbondioksida dan air. dan air. Karena proses oksidasi lanjutan memiliki keunggulan oksidasi yang kuat, mudah untuk mengontrol kondisi operasi, dan dapat menangani air limbah yang sulit yang tidak dapat diolah dengan metode biokimia, proses ini telah menarik perhatian negara-negara di seluruh dunia, dan telah melakukan penelitian dan pengembangan ke arah ini satu demi satu. Teknologi oksidasi canggih terutama dibagi menjadi oksidasi Fenton, oksidasi fotokatalitik, oksidasi ozon, oksidasi ultrasonik, oksidasi basah, dan oksidasi air superkritis.

Teknologi oksidasi canggih yang umum digunakan

1. Oksidasi fenton

Sistem teknologi oksidasi yang terdiri dari hidrogen peroksida dan katalis Fe2+ disebut pereaksi Fenton. Lebih dari 100 tahun yang lalu oleh H.J.H. Fenton menemukan semacam suhu tinggi dan tekanan tinggi dan prosesnya adalah teknologi pengolahan air oksidasi kimiawi yang sederhana. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian telah menunjukkan bahwa mekanisme oksidasi Fenton disebabkan oleh dekomposisi katalitik hidrogen peroksida dalam kondisi asam, menghasilkan radikal hidroksil yang sangat reaktif. Di bawah aksi katalis Fe2+, H2O2 dapat menghasilkan dua jenis radikal hidroksil aktif, sehingga memicu dan menyebarkan reaksi berantai radikal bebas, mempercepat oksidasi bahan organik dan mereduksi zat. Kursus umumnya adalah:

Metode oksidasi fenton umumnya dilakukan di bawah kondisi PH 2 ~ 5. Keuntungan dari metode ini adalah penguraian hidrogen peroksida yang cepat, dan dengan demikian tingkat oksidasi juga tinggi. Namun, metode ini juga memiliki banyak masalah, karena konsentrasi Fe2+ yang besar dalam sistem, air yang diolah mungkin memiliki warna; Fe2+ bereaksi dengan hidrogen peroksida untuk mengurangi tingkat penggunaan hidrogen peroksida dan keterbatasan PH-nya, sehingga mempengaruhi popularitas dan penerapan metode ini sampai batas tertentu.

Dalam beberapa tahun terakhir, telah dipelajari untuk memasukkan sinar ultraviolet (UV), oksigen, dll. ke dalam reagen Fenton, yang meningkatkan kemampuan pengoksidasi reagen Fenton dan menghemat dosis hidrogen peroksida. Karena mekanisme penguraian hidrogen peroksida sangat mirip dengan reagen Fenton dan Fenton, yang keduanya menghasilkan -OH, maka berbagai reagen Fenton yang telah ditingkatkan disebut reagen mirip Fenton. Yang utama adalah sistem H2O2 + UV, sistem H2O2 + UV + Fe2+, dan sistem Fenton yang memperkenalkan oksigen.

Penerapan pereaksi Fenton dan pereaksi mirip Fenton dalam pengolahan air limbah dapat dibagi menjadi dua aspek: satu untuk mengoksidasi air limbah organik sebagai metode pengolahan saja; yang lainnya adalah menggabungkan dengan metode lain, seperti metode koagulasi dan sedimentasi, metode karbon aktif, dll., Katalis metode Fenton sulit untuk dipisahkan dan digunakan kembali, dan pH reaksinya rendah, yang akan menghasilkan lumpur yang mengandung besi dalam jumlah besar, dan sejumlah besar Fe2 + dalam limbah akan menghasilkan tingkat Fe2 + yang tinggi dalam limbah. Katalis metode Fenton sulit untuk dipisahkan dan digunakan kembali, pH reaksinya rendah, sejumlah besar lumpur yang mengandung zat besi akan dihasilkan, dan air buangan mengandung Fe2+ dalam jumlah besar, yang akan menyebabkan pencemaran sekunder dan meningkatkan kesulitan serta biaya pengolahan selanjutnya.

Dalam beberapa tahun terakhir, para sarjana di dalam dan luar negeri mulai mempelajari Fe2+ yang terfiksasi dalam membran penukar ion, resin penukar ion, alumina, saringan molekuler, bentonit, tanah liat dan pembawa lainnya, atau oksida besi, senyawa sebagai pengganti Fe2+ , untuk mengurangi pelarutan Fe2+ , meningkatkan laju daur ulang katalis, dan memperluas kisaran pH yang sesuai. Metode impregnasi Daud dkk. untuk memfiksasi Fe3+ pada degradasi katalitik kaolinit terhadap black 5 (RB5) yang diaktivasi, pH reaksinya sangat rendah. Daud dkk. mengimobilisasi Fe3+ pada kaolinit dengan metode impregnasi untuk mengkatalisis degradasi reactive black 5 (RB5), dan laju dekolorisasi RB5 mencapai 99% dalam 150 menit. Youngmin dkk. mengkelat Fe (II) dengan ikatan silang kitosan (CS) dan glutaraldehida (GLA) untuk membuat katalis Fe (II) - CS / GLA, dan mengkatalisis degradasi trikloroetilen (TCE) dalam kondisi netral, dan laju degradasi TCE mencapai 95% dalam 5 jam. Berbeda dengan metode Fenton tradisional yang digunakan dalam kondisi netral, laju degradasi TCE mencapai 95%. Laju degradasi TCE mencapai 95% setelah 5 jam. Namun, metode Fenton konvensional tidak mendegradasi TCE secara signifikan karena pengendapan besi dalam kondisi netral, dan Plata dkk. menyelidiki efek dosis katalis dan intensitas cahaya pada degradasi 2-klorofenol dengan foto-Fenton dengan menggunakan ferit asikuler, dan efluen hanya mengandung sedikit ion besi.

2. Oksidasi ozon

Ozon adalah oksidan kuat yang sangat baik, yang memiliki efek yang baik dalam desinfeksi, penghilangan warna, penghilang bau, penghilangan bahan organik dan COD dalam air limbah. Degradasi oksidasi ozon dari bahan organik cepat, kondisi ringan, tidak menghasilkan polusi sekunder, banyak digunakan dalam pengolahan air. Pengolahan ozon peran air limbah dari kinerja material yang luas, salah satunya adalah oksidasi langsung ozon, yang kedua adalah melalui pembentukan radikal hidroksil dan oksidasi radikal bebas.

Metode oksidasi ozon terpisah karena generator ozon mudah rusak, konsumsi energi, biaya perawatan mahal, dan reaksi oksidasi ozonnya selektif, untuk beberapa hidrokarbon terhalogenasi dan pestisida, seperti efek oksidasi relatif buruk. Untuk alasan ini, dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan oksidasi ozon untuk meningkatkan efisiensi kombinasi teknologi yang relevan, termasuk UV / O3, H2O2 / O3, UV / H2O2 / O3 dan kombinasi lainnya tidak hanya untuk meningkatkan laju dan efisiensi oksidasi, tetapi juga dapat mengoksidasi peran O3 saja yang sulit untuk degradasi oksidatif bahan organik.

Hu Junsheng dkk. membandingkan efek H2O2 / O3 dan O3 dalam pengolahan air limbah pewarna, sedangkan Wei Dongyang dkk. membandingkan efek UV / O3 dan O3 dalam degradasi heksaklorobenzena, dan hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan kombinasi teknologi secara signifikan dapat meningkatkan laju oksidasi dan efek pengobatan, mempersingkat waktu reaksi, dan mengurangi jumlah konsumsi O3. Oksidasi ozon katalitik juga mendapat perhatian dari para sarjana dalam dan luar negeri dari hari ke hari. Katalis yang digunakan dalam metode oksidasi ozon katalitik terutama oksida logam transisi dan karbon aktif, di mana karbon aktif banyak digunakan dalam sistem oksidasi ozon katalitik karena harganya yang murah, adsorpsi yang kuat, aktivitas katalitik yang tinggi, dan stabilitas yang baik.

3. Metode oksidasi ultrasonik

Metode oksidasi ultrasonik adalah penggunaan rentang frekuensi larutan radiasi ultrasonik 16kHz-1MHz, sehingga larutan tersebut menghasilkan kavitasi ultrasonik, pembentukan suhu tinggi lokal dan tekanan tinggi dalam larutan dan pembentukan oksida konsentrasi tinggi lokal - OH dan H2O2 dapat dibentuk dalam air superkritis, degradasi polutan organik yang cepat. Metode oksidasi ultrasonik menggabungkan karakteristik oksidasi radikal bebas, insinerasi, oksidasi air superkritis dan teknologi pengolahan air lainnya, kondisi degradasi ringan, efisiensi tinggi, berbagai aplikasi, tidak ada polusi sekunder, merupakan potensi pengembangan yang sangat menjanjikan dan prospek penerapan teknologi pengolahan air bersih.

Degradasi ultrasonik bahan organik terutama pada efek kavitasi, bahan organik melalui dekomposisi suhu tinggi atau reaksi radikal bebas dua jalur. Dalam kavitasi ultrasonik yang dihasilkan oleh suhu tinggi lokal, lingkungan bertekanan tinggi, air terurai menghasilkan radikal -OH, selain terlarut dalam larutan udara (N2 dan O2) juga dapat dihasilkan oleh reaksi pembelahan radikal bebas radikal bebas. Radikal bebas ini juga dapat memicu lebih lanjut pemecahan molekul organik, transfer radikal bebas dan reaksi redoks.

Teknologi oksidasi ultrasonik individu dapat menghilangkan polutan organik tertentu dalam air, tetapi biaya perawatan individualnya tinggi, dan efek perawatan pada bahan organik yang hidrofilik dan sulit menguap buruk, dan penghilangan TOC tidak lengkap, sehingga sering digunakan bersama dengan teknologi oksidasi canggih lainnya untuk mengurangi biaya perawatan dan meningkatkan efek perawatan. Selain itu, ketika radiasi ultrasonik digunakan bersama dengan teknologi katalitik lainnya, turbulensi intens yang disebabkan oleh ultrasonik dapat memperkuat perpindahan massa padat-cair antara polutan dan katalis padat, terus menerus membersihkan permukaan katalis, dan mempertahankan aktivitas katalis. Teknologi oksidasi gabungan berdasarkan teknologi ultrasound meliputi oksidasi ultrasound / H2O2 atau O3, oksidasi ultrasound-Fenton, oksidasi ultrasound / fotokatalitik, oksidasi ultrasound / oksidasi basah, dan sebagainya. Ren Baixiang menggunakan pengolahan bersama pereaksi ultrasonik-Fenton untuk air limbah pewarna, tingkat penghilangan COD air limbah pewarna sebesar 91,8%, dan Chen dkk. menemukan bahwa, dalam reaksi sinergis ultrasonik dan Fenton, yang sarat dengan zeolit α-Fe2O3 4A dapat memperkuat efek kavitasi ultrasonik, dan memiliki karakteristik pelarutan ion besi kecil, stabilitas reaksi yang tinggi, dan masa pakai yang lama.

4. Oksidasi fotokatalitik

Metode oksidasi fotokatalitik adalah melalui oksidan dalam terang eksitasi dan efek katalitik katalisator dari dekomposisi oksidasi -OH bahan organik. Dibandingkan dengan metode pengolahan tradisional, seperti adsorpsi, koagulasi, lumpur aktif, metode fisik, metode kimia, dll., Degradasi oksidasi fotokatalitik polutan organik dalam air memiliki keunggulan luar biasa dari konsumsi energi yang rendah, pengoperasian yang mudah, kondisi reaksi yang ringan, dan pengurangan polusi sekunder, yang semakin dihargai oleh masyarakat. Katalis yang digunakan dalam teknologi oksidasi fotokatalitik adalah TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2, dan Fe3O4. Sejumlah besar percobaan telah membuktikan bahwa reaksi fotokatalitik TiO2 memiliki kemampuan yang kuat untuk mengolah air limbah industri.

Metode oksidasi fotokatalitik awal menggunakan bubuk TiO2 sebagai katalis, yang memiliki kelemahan yaitu kehilangan katalis, sulit untuk dipulihkan, dan berbiaya tinggi, sehingga membatasi penerapan praktis teknologi ini.

Imobilisasi TiO2 telah menjadi fokus penelitian fotokatalitik, dan para ahli telah mulai mempelajari penggantian bubuk TiO2 dengan film TiO2 atau film katalis komposit. Liu Lei dkk. mengimobilisasi nanopartikel TiO2 pada permukaan kaca untuk degradasi fotokatalitik asam asetat, dan Dong Junming dkk. menyemprotkan sol komposit TiO2 / GeO2 pada lembaran aluminium untuk membuat film komposit untuk degradasi fotokatalitik pewarna biru reaktif yang diberi perlakuan ozon, dan keduanya memperoleh efek degradasi yang lebih baik. Selain itu, teknologi fotokatalitik kopling reaktor membran fotokatalitik dan teknologi pemisahan membran dapat secara efektif mempertahankan katalis tersuspensi, yang meningkatkan ide baru untuk pemisahan dan pemulihan katalis.

5. Metode oksidasi basah

Metode oksidasi basah adalah mengoksidasi bahan organik dalam air limbah menjadi karbon dioksida dan air di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi dengan menggunakan oksidan, untuk mencapai tujuan menghilangkan polutan. Metode oksidasi basah pada awalnya diusulkan oleh F.J. Zimmermann dari Amerika Serikat pada tahun 1958, yang digunakan untuk cairan hitam kertas. Selanjutnya, proses oksidasi telah berkembang pesat, ruang lingkup aplikasinya dari pemulihan bahan kimia dan energi yang berguna untuk selanjutnya diperluas ke pengolahan limbah beracun dan berbahaya.

Metode oksidasi basah umumnya dalam kondisi operasi suhu tinggi (150 ~ 350 ℃) tekanan tinggi (0,5 ~ 20MPa), dalam fase cair, dengan oksigen atau udara sebagai oksidan, oksidasi air dalam keadaan terlarut atau keadaan tersuspensi bahan organik atau keadaan tereduksi zat anorganik, umumnya ada dua langkah: (1) oksigen di udara dari fase gas ke fase cair dari proses transfer massa; (2) oksigen terlarut dan substrat dari reaksi kimia di antaranya.

Metode oksidasi basah masih memiliki beberapa keterbatasan dalam aplikasi praktis:

1) Oksidasi basah umumnya diperlukan untuk dilakukan pada suhu tinggi dan tekanan tinggi, produk antara sering kali berupa asam organik, sehingga persyaratan peralatan dan bahan relatif tinggi, harus tahan terhadap suhu tinggi, tekanan tinggi, dan ketahanan terhadap korosi, sehingga biaya peralatan besar, investasi satu kali sistem tinggi;

2) Karena reaksi oksidasi basah perlu dipertahankan pada suhu tinggi dan kondisi tekanan tinggi, hanya cocok untuk aliran kecil pengolahan air limbah konsentrasi tinggi, untuk konsentrasi rendah air limbah dalam jumlah besar sangat tidak ekonomis;

3) Bahkan pada suhu yang sangat tinggi, penghilangan zat organik tertentu seperti PCB, molekul kecil asam karboksilat tidak ideal, dan sulit untuk mencapai oksidasi sempurna;

4) Produk antara yang lebih beracun dapat dihasilkan selama oksidasi basah. Metode oksidasi basah katalitik yang dikembangkan berdasarkan metode oksidasi basah telah menjadi titik panas dalam penelitian metode oksidasi basah dengan menambahkan katalis untuk meningkatkan kapasitas oksidasi teknologi, menurunkan suhu dan tekanan reaksi, sehingga mengurangi biaya investasi dan operasi serta memperluas cakupan aplikasi teknologi. Katalis yang biasa digunakan dalam metode oksidasi basah katalitik adalah katalis Fe, Cu, Mn, Co, Ni, Bi, Pt dan unsur logam lainnya atau kombinasi dari beberapa unsur.

6. Metode oksidasi air superkritis

Untuk benar-benar menghilangkan beberapa metode oksidasi basah yang sulit untuk menghilangkan bahan organik, studi tentang suhu limbah cair ke suhu kritis air di atas penggunaan air superkritis untuk mempercepat proses reaksi karakteristik yang baik dari metode oksidasi air superkritis. Teknologi oksidasi superkritis adalah jenis teknologi oksidasi baru yang dapat sepenuhnya menghancurkan struktur bahan organik yang diusulkan oleh sarjana Amerika Model pada pertengahan tahun 80-an. Prinsipnya adalah dalam keadaan air superkritis dalam air limbah yang terkandung dalam bahan organik dengan oksidan dengan cepat terurai menjadi air, karbon dioksida dan senyawa molekul kecil sederhana yang tidak berbahaya lainnya.

Dalam proses oksidasi air superkritis, karena air superkritis adalah pelarut yang sangat baik untuk bahan organik oksigen, sehingga oksidasi bahan organik dapat dilakukan dalam fase homogen yang kaya oksigen, reaksi tidak akan dibatasi oleh transfer antar fase. Pada saat yang sama, suhu reaksi yang tinggi membuat reaksi menjadi lebih cepat.

Teknologi oksidasi air superkritis katalitik yang dikembangkan berdasarkan metode oksidasi air superkritis memiliki kemampuan degradasi yang lebih kuat dan suhu dan tekanan reaksi yang lebih rendah. Katalis yang umum digunakan dalam teknologi oksidasi air superkritis katalitik adalah MnO2, CuO, TiO2, CeO2, Al2O3, Pt dan beberapa zat lain dalam komposisi katalis komposit, seperti Cr2O3 / A12O3, CuO / A12O3, MnO2 / CeO2, dan sebagainya.

Oksidasi air superkritis adalah teknologi pengolahan air limbah yang sedang berkembang dan menjanjikan. Setelah lebih dari 20 tahun pengembangan, metode ini telah membuat kemajuan besar, tetapi masih ada beberapa masalah, seperti: persyaratan peralatan dan proses yang tinggi, investasi satu kali yang besar; masalah korosi peralatan dan pengendapan garam belum sepenuhnya terselesaikan; mekanisme reaksi perlu dieksplorasi lebih lanjut. Masalah-masalah ini telah menghambat perkembangan teknologi oksidasi air superkritis. Namun, teknologi oksidasi air superkritis telah menunjukkan vitalitas dalam pengolahan air limbah industri, kami percaya bahwa dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, metode ini akan digunakan secara luas.

 

Antiscalant Fosfonat, Penghambat Korosi, dan Agen Pengkelat
Asam Amino Trimethylene Phosphonic Acid (ATMP)	CAS No. 6419-19-8
Asam 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Difosfonat (HEDP)	CAS No. 2809-21-4
Etilen Diamina Tetra (Asam Metilen Fosfonat) EDTMPA (Padat)	CAS No. 1429-50-1
Dietilen Triamin Penta (Asam Metilen Fosfonat) (DTPMPA)	CAS No. 15827-60-8
Asam 2-Fosfonobutana -1,2,4-Trikarboksilat (PBTC)	CAS No. 37971-36-1
Asam 2-Hidroksi Fosfonoasetat (HPAA)	CAS No. 23783-26-8
HexaMethyleneDiamineTetra (Asam MetilenFosfonat) HMDTMPA	No. CAS 23605-74-5
Asam Poliamino Polieter Metilen Fosfonat (PAPEMP)
Bis (HexaMethylene Triamine Penta (Methylene Phosphonic Acid)) BHMTPMP	CAS No. 34690-00-1
Hidroksietilamino-Di (Asam Metilen Fosfonat) (HEMPA)	No. CAS 5995-42-6
Garam-garam Fosfonat
Garam natrium tetra dari Asam Amino Trimethylene Fosfonat (ATMP-Na4)	CAS No. 20592-85-2
Garam natrium penta dari Asam Amino Trimethylene Fosfonat (ATMP-Na5)	CAS No. 2235-43-0
Mono-natrium dari 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Asam Difosfonat (HEDP-Na)	No. CAS 29329-71-3
(HEDP-Na2)	CAS No. 7414-83-7
Garam Tetra Sodium dari Asam 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Difosfonat (HEDP-Na4)	CAS No. 3794-83-0
Garam kalium dari 1-Hidroksi Etilidin-1,1-Asam Difosfonat (HEDP-K2)	No. CAS 21089-06-5
Garam Pentasodium Etilen Diamina Tetra (Asam Metilen Fosfonat) Pentasodium (EDTMP-Na5)	No. CAS 7651-99-2
Garam natrium hepta dari Dietilen Triamin Penta (Asam Metilen Fosfonat) (DTPMP-Na7)	No. CAS 68155-78-2
Garam natrium dari Dietilen Triamin Penta (Asam Metilen Fosfonat) (DTPMP-Na2)	CAS No. 22042-96-2
Asam 2-Fosfonobutana -1,2,4-Trikarboksilat, Garam natrium (PBTC-Na4)	No. CAS 40372-66-5
Garam Kalium dari HexaMethyleneDiamineTetra (Asam MetilenFosfonat) HMDTMPA-K6	CAS No. 53473-28-2
Garam natrium yang dinetralkan sebagian dari bis heksametilena triamin penta (asam metilen fosfonat) BHMTPH-PN (Na2)	No. CAS 35657-77-3
Antiscalant dan Dispersan Polikarboksilat
Asam Poliakrilat (PAA) 50% 63%	CAS No. 9003-01-4
Garam Natrium Asam Poliakrilat (PAAS) 45% 90%	CAS No. 9003-04-7
Hydrolyzed Polymaleic Anhydride (HPMA)	CAS No. 26099-09-2
Kopolimer Asam Maleat dan Asam Akrilik (MA/AA)	No. CAS 26677-99-6
Kopolimer Asam Akrilik-2-Akrilamido-2-Metilpropana Asam Sulfonat (AA/AMPS)	CAS No. 40623-75-4
TH-164 Asam Fosfino-Karboksilat (PCA)	No. CAS 71050-62-9
Antiscalant dan Dispersan yang dapat terurai secara hayati
Sodium dari Asam Poliepoksisuksinat (PESA)	No. CAS 51274-37-4
	No. CAS 109578-44-1
Garam Natrium dari Asam Polipartat (PASP)	No. CAS 181828-06-8
	CAS No. 35608-40-6
Biosida dan Algisida
Benzalkonium Klorida (Dodesil Dimetil Benzil amonium Klorida)	CAS No. 8001-54-5,
	No. CAS 63449-41-2,
	CAS No. 139-07-1
Isothiazolinones	CAS No. 26172-55-4,
	CAS No. 2682-20-4
Tetrakis (hidroksimetil) fosfonium sulfat (THPS)	No. CAS 55566-30-8
GLUTARALDEHYDE	CAS No. 111-30-8
Penghambat Korosi
Garam natrium dari Tolyltriazole (TTA-Na)	No. CAS 64665-57-2
Tolyltriazole (TTA)	No. CAS 29385-43-1
Garam natrium dari 1,2,3-Benzotriazole (BTA-Na)	No. CAS 15217-42-2
1,2,3-Benzotriazole (BTA)	CAS No. 95-14-7
Garam natrium dari 2-Mercaptobenzothiazole (MBT-Na)	CAS No. 2492-26-4
2-Mercaptobenzothiazole (MBT)	CAS No. 149-30-4
Pemulung Oksigen
Sikloheksilamina	CAS No. 108-91-8
Morfin	CAS No. 110-91-8
Lainnya
Sodium Diethylhexyl Sulfosuccinate	CAS No. 1639-66-3
Asetil klorida	CAS No. 75-36-5
Agen Chelating Hijau TH-GC (Asam Glutamat, Asam N, N-diasetat, Garam Tetra Sodium)	CAS No. 51981-21-6