<\/p>\n
Quick answer:<\/strong> For sewage, biochemical, and wastewater-treatment topics, operators usually move fastest when they review the process stage, water quality data, and control objective together rather than chasing one symptom alone.<\/p>\n <\/p>\n I processi di ossidazione avanzata, una tecnologia per il trattamento di inquinanti tossici e difficili che ha iniziato a prendere forma negli anni '80, sono caratterizzati dalla generazione di radicali idrossilici (-OH) attraverso la reazione, che hanno forti propriet\u00e0 ossidative, e attraverso la reazione dei radicali liberi sono in grado di decomporre efficacemente gli inquinanti organici, o addirittura di convertirli in sostanze inorganiche innocue come l'anidride carbonica e l'acqua. e acqua. Poich\u00e9 il processo di ossidazione avanzata presenta i vantaggi di una forte ossidazione, della facilit\u00e0 di controllo delle condizioni operative e della possibilit\u00e0 di trattare acque reflue difficili che non possono essere trattate con metodi biochimici, ha attirato l'attenzione dei Paesi di tutto il mondo, che hanno portato avanti un lavoro di ricerca e sviluppo in questa direzione. La tecnologia di ossidazione avanzata si divide principalmente in ossidazione di Fenton, ossidazione fotocatalitica, ossidazione con ozono, ossidazione a ultrasuoni, ossidazione a umido e ossidazione con acqua supercritica.<\/p>\n Tecnologia di ossidazione avanzata comunemente utilizzata<\/strong><\/p>\n 1. Ossidazione di Fenton<\/strong><\/p>\n Il sistema tecnologico di ossidazione composto da perossido di idrogeno e catalizzatore Fe2+ \u00e8 chiamato reagente di Fenton. Pi\u00f9 di 100 anni fa H.J.H. Fenton invent\u00f2 una sorta di tecnologia ad alta temperatura e alta pressione e il processo \u00e8 una semplice tecnologia di ossidazione chimica per il trattamento delle acque. Negli ultimi anni, la ricerca ha dimostrato che il meccanismo di ossidazione di Fenton \u00e8 dovuto alla decomposizione catalitica del perossido di idrogeno in condizioni acide, con conseguente formazione di radicali idrossilici altamente reattivi. Sotto l'azione del catalizzatore Fe2+, l'H2O2 pu\u00f2 produrre due tipi di radicali idrossilici attivi, innescando e propagando cos\u00ec la reazione a catena dei radicali liberi, accelerando l'ossidazione della materia organica e delle sostanze riducenti. Il suo corso generale \u00e8:<\/p>\n Il metodo di ossidazione di Fenton viene generalmente eseguito in condizioni di PH 2~5. Il vantaggio di questo metodo \u00e8 che la decomposizione del perossido di idrogeno \u00e8 rapida e quindi anche il tasso di ossidazione \u00e8 elevato. Tuttavia, questo metodo presenta anche molti problemi: a causa della grande concentrazione di Fe2+ nel sistema, l'acqua trattata pu\u00f2 avere un colore; il Fe2+ reagisce con il perossido di idrogeno riducendo il tasso di utilizzo del perossido di idrogeno e i suoi limiti di PH, compromettendo cos\u00ec in una certa misura la diffusione e l'applicazione del metodo.<\/p>\n Negli ultimi anni \u00e8 stata studiata l'introduzione di luce ultravioletta (UV), ossigeno, ecc. nel reagente di Fenton, che aumenta la capacit\u00e0 ossidante del reagente di Fenton e risparmia il dosaggio di perossido di idrogeno. Poich\u00e9 il meccanismo di decomposizione del perossido di idrogeno \u00e8 estremamente simile a quello del reagente di Fenton e del reagente di Fenton, che producono entrambi -OH, vari reagenti di Fenton migliorati sono chiamati reagenti Fenton-like. I principali sono il sistema H2O2+UV, il sistema H2O2+UV+ Fe2+ e il sistema Fenton che introduce ossigeno.<\/p>\n L'applicazione del reagente di Fenton e del reagente Fenton-simile nel trattamento delle acque reflue pu\u00f2 essere suddivisa in due aspetti: uno \u00e8 l'ossidazione delle acque reflue organiche come metodo di trattamento da solo; l'altro \u00e8 la combinazione con altri metodi, come il metodo di coagulazione e sedimentazione, il metodo dei carboni attivi, ecc, I catalizzatori del metodo Fenton sono difficili da separare e riutilizzare e il pH di reazione \u00e8 basso, il che genera una grande quantit\u00e0 di fanghi contenenti ferro e un'elevata quantit\u00e0 di Fe2+ nell'effluente. Il catalizzatore del metodo Fenton \u00e8 difficile da separare e riutilizzare, il pH di reazione \u00e8 basso, si generer\u00e0 una grande quantit\u00e0 di fanghi contenenti ferro e l'acqua effluente conterr\u00e0 una grande quantit\u00e0 di Fe2+, che causer\u00e0 un inquinamento secondario e aumenter\u00e0 la difficolt\u00e0 e il costo del trattamento successivo.<\/p>\n Negli ultimi anni, gli studiosi in patria e all'estero hanno iniziato a studiare il Fe2+ fissato nella membrana a scambio ionico, nella resina a scambio ionico, nell'allumina, nel setaccio molecolare, nella bentonite, nell'argilla e in altri vettori, o negli ossidi di ferro, composti al posto del Fe2+, al fine di ridurre la dissoluzione del Fe2+, migliorare il tasso di riciclaggio dei catalizzatori e ampliare l'intervallo appropriato di pH. Il metodo di impregnazione di Daud et al. per fissare il Fe3+ sulla caolinite per la degradazione catalitica del nero attivato 5 (RB5), il pH di reazione \u00e8 molto basso. Daud et al. hanno immobilizzato il Fe3+ sulla caolinite con il metodo dell'impregnazione per catalizzare la degradazione del nero reattivo 5 (RB5); il tasso di decolorazione dell'RB5 ha raggiunto 99% in 150 minuti. Youngmin et al. hanno chelato il Fe(II) con i legami crociati del chitosano (CS) e della glutaraldeide (GLA) per creare un catalizzatore di Fe(II)-CS\/GLA e hanno catalizzato la degradazione del tricloroetene (TCE) in condizioni neutre; il tasso di degradazione del TCE ha raggiunto 95% in 5 h. A differenza del metodo tradizionale di Fenton, utilizzato in condizioni neutre, il tasso di degradazione del TCE ha raggiunto 95%. Tuttavia, il metodo Fenton tradizionale non degradava il TCE in modo significativo a causa della precipitazione del ferro in condizioni neutre, e Plata et al. hanno studiato gli effetti del dosaggio del catalizzatore e dell'intensit\u00e0 della luce sulla degradazione del 2-clorofenolo mediante foto-Fenton con l'uso di ferrite aciculare, e l'effluente conteneva solo una piccola quantit\u00e0 di ioni ferro.<\/p>\n 2. Ossidazione dell'ozono<\/strong><\/p>\n L'ozono \u00e8 un eccellente ossidante forte, che ha buoni effetti nella disinfezione, nella rimozione del colore, nella deodorazione, nella rimozione della materia organica e del COD nelle acque reflue. L'ossidazione dell'ozono degrada la materia organica in modo rapido, in condizioni miti, non produce inquinamento secondario, ed \u00e8 ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque. Il trattamento con ozono delle acque reflue \u00e8 caratterizzato da un'ampia gamma di prestazioni: la prima \u00e8 l'ossidazione diretta dell'ozono, la seconda \u00e8 la formazione di radicali idrossilici e l'ossidazione dei radicali liberi.<\/p>\n Il metodo separato di ossidazione dell'ozono, a causa della facilit\u00e0 di danneggiamento del generatore di ozono, del consumo di energia e dei costi di trattamento, \u00e8 costoso; inoltre, la reazione di ossidazione dell'ozono \u00e8 selettiva e per alcuni idrocarburi alogenati e pesticidi l'effetto di ossidazione \u00e8 relativamente scarso. Per questo motivo, negli ultimi anni, lo sviluppo dell'ossidazione dell'ozono per migliorare l'efficienza della relativa combinazione di tecnologie, tra cui UV \/ O3, H2O2 \/ O3, UV \/ H2O2 \/ O3 e altre combinazioni non solo per migliorare il tasso e l'efficienza dell'ossidazione, ma anche in grado di ossidare il ruolo dell'O3 da solo \u00e8 difficile da degradare ossidativamente la materia organica.<\/p>\n Hu Junsheng et al. hanno confrontato l'effetto di H2O2\/O3 e O3 nel trattamento delle acque reflue di tintura, mentre Wei Dongyang et al. hanno confrontato l'effetto di UV\/O3 e O3 nella degradazione dell'esaclorobenzene; i risultati hanno mostrato che l'uso della combinazione di tecnologie pu\u00f2 migliorare significativamente il tasso di ossidazione e l'effetto del trattamento, abbreviare il tempo di reazione e ridurre la quantit\u00e0 di consumo di O3. Anche l'ossidazione catalitica dell'ozono \u00e8 oggetto di attenzione da parte di studiosi nazionali e stranieri. I catalizzatori utilizzati nel metodo di ossidazione catalitica dell'ozono sono principalmente ossidi di metalli di transizione e carbone attivo, di cui il carbone attivo \u00e8 ampiamente utilizzato nel sistema di ossidazione catalitica dell'ozono per il suo basso prezzo, il forte adsorbimento, l'elevata attivit\u00e0 catalitica e la buona stabilit\u00e0.<\/p>\n 3. Metodo di ossidazione a ultrasuoni<\/strong><\/p>\n Il metodo di ossidazione a ultrasuoni consiste nell'uso di una gamma di frequenze di 16kHz-1MHz di radiazioni ultrasoniche in soluzione, in modo che la soluzione produca cavitazione ultrasonica, la formazione di alta temperatura locale e alta pressione nella soluzione e la generazione di alta concentrazione locale di ossidi - OH e H2O2 possono essere formati in acqua supercritica, rapida degradazione degli inquinanti organici. Il metodo di ossidazione a ultrasuoni combina le caratteristiche dell'ossidazione a radicali liberi, dell'incenerimento, dell'ossidazione in acqua supercritica e di altre tecnologie di trattamento delle acque; le condizioni di degradazione sono blande, l'efficienza elevata, l'ampia gamma di applicazioni, l'assenza di inquinamento secondario, \u00e8 un potenziale di sviluppo molto promettente e le prospettive di applicazione della tecnologia di trattamento delle acque pulite.<\/p>\n La degradazione a ultrasuoni della materia organica avviene principalmente per effetto della cavitazione, attraverso la decomposizione ad alta temperatura o la reazione dei radicali liberi. Nella cavitazione ultrasonica generata dall'ambiente locale ad alta temperatura e ad alta pressione, l'acqua viene decomposta per produrre radicali -OH, oltre a essere disciolti nella soluzione di aria (N2 e O2) possono anche essere generati dalla reazione di scissione dei radicali liberi. Questi radicali liberi possono anche innescare ulteriormente la frattura di molecole organiche, il trasferimento di radicali liberi e le reazioni redox.<\/p>\n La tecnologia di ossidazione a ultrasuoni \u00e8 in grado di rimuovere alcuni inquinanti organici presenti nell'acqua, ma il suo costo di trattamento individuale \u00e8 elevato, l'effetto di trattamento sulla materia organica idrofila e difficilmente volatilizzabile \u00e8 scarso e la rimozione del TOC \u00e8 incompleta, per cui viene spesso utilizzata in combinazione con altre tecnologie di ossidazione avanzate per ridurre il costo del trattamento e migliorarne l'effetto. Inoltre, quando gli ultrasuoni vengono utilizzati insieme ad altre tecnologie catalitiche, l'intensa turbolenza causata dagli ultrasuoni pu\u00f2 rafforzare il trasferimento di massa solido-liquido tra gli inquinanti e il catalizzatore solido, pulire continuamente la superficie del catalizzatore e mantenere l'attivit\u00e0 del catalizzatore. Le tecnologie di ossidazione combinate basate sulla tecnologia a ultrasuoni includono l'ossidazione a ultrasuoni\/H2O2 o O3, l'ossidazione a ultrasuoni-Fenton, l'ossidazione a ultrasuoni\/fotocatalitica, l'ossidazione a ultrasuoni\/umido e cos\u00ec via. Ren Baixiang ha utilizzato il reagente ultrasuoni-Fenton per il trattamento congiunto delle acque reflue di tintura, con un tasso di rimozione del COD delle acque reflue pari a 91,8%, mentre Chen et al. hanno scoperto che, nella reazione sinergica di ultrasuoni e Fenton, la zeolite caricata con \u03b1-Fe2O3 4A \u00e8 in grado di rafforzare l'effetto della cavitazione ultrasonica e ha le caratteristiche di una piccola dissoluzione degli ioni di ferro, un'elevata stabilit\u00e0 della reazione e una lunga durata.<\/p>\n 4. Ossidazione fotocatalitica<\/strong><\/p>\n Il metodo di ossidazione fotocatalitica avviene attraverso l'ossidante alla luce dell'eccitazione e l'effetto catalitico dell'ossidazione di -OH nella decomposizione della materia organica. Rispetto ai metodi di trattamento tradizionali, come l'adsorbimento, la coagulazione, i fanghi attivi, il metodo fisico, il metodo chimico, ecc. la degradazione per ossidazione fotocatalitica degli inquinanti organici nell'acqua presenta gli eccezionali vantaggi del basso consumo energetico, della facilit\u00e0 di funzionamento, delle condizioni di reazione miti e della riduzione dell'inquinamento secondario, che sono sempre pi\u00f9 apprezzati dalla popolazione. I catalizzatori utilizzati nella tecnologia di ossidazione fotocatalitica sono TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 e Fe3O4. Un gran numero di esperimenti ha dimostrato che la reazione fotocatalitica del TiO2 ha una forte capacit\u00e0 di trattare le acque reflue industriali.<\/p>\n I primi metodi di ossidazione fotocatalitica utilizzano la polvere di TiO2 come catalizzatore, che presenta gli svantaggi della perdita di catalizzatore, della difficolt\u00e0 di recupero e del costo elevato, che limitano l'applicazione pratica di questa tecnologia.<\/p>\n L'immobilizzazione del TiO2 \u00e8 diventata il fulcro della ricerca fotocatalitica e gli studiosi hanno iniziato a studiare la sostituzione della polvere di TiO2 con film di TiO2 o film di catalizzatore composito. Liu Lei et al. hanno immobilizzato nanoparticelle di TiO2 sulla superficie del vetro per la degradazione fotocatalitica dell'acido acetico, mentre Dong Junming et al. hanno spruzzato un sol composito di TiO2\/GeO2 su una lastra di alluminio per creare un film composito per la degradazione fotocatalitica di coloranti blu reattivi trattati con ozono, ottenendo in entrambi i casi migliori effetti di degradazione. Inoltre, il reattore fotocatalitico a membrana che accoppia la tecnologia fotocatalitica e la tecnologia di separazione a membrana \u00e8 in grado di trattenere efficacemente il catalizzatore in sospensione, migliorando cos\u00ec una nuova idea per la separazione e il recupero del catalizzatore.<\/p>\n 5. Metodo di ossidazione a umido<\/strong><\/p>\n Il metodo di ossidazione a umido consiste nell'ossidare la materia organica presente nelle acque reflue in anidride carbonica e acqua ad alta temperatura e ad alta pressione, utilizzando un ossidante, in modo da raggiungere lo scopo di rimuovere gli inquinanti. Il metodo dell'ossidazione a umido \u00e8 stato inizialmente proposto dallo statunitense F.J. Zimmermann nel 1958, utilizzato per il liquame nero della carta. In seguito, il processo di ossidazione \u00e8 stato rapidamente sviluppato e il campo di applicazione si \u00e8 esteso dal recupero di sostanze chimiche utili e di energia al trattamento di rifiuti tossici e pericolosi.<\/p>\n Il metodo di ossidazione a umido \u00e8 generalmente in condizioni operative di alta temperatura (150 ~ 350 \u2103) e alta pressione (0,5 ~ 20MPa), in fase liquida, con ossigeno o aria come ossidante, l'ossidazione dell'acqua allo stato disciolto o sospeso di materia organica o allo stato ridotto di sostanze inorganiche, ci sono generalmente due fasi: \u2460 ossigeno nell'aria dalla fase gassosa alla fase liquida del processo di trasferimento di massa; \u2461 ossigeno disciolto e il substrato della reazione chimica tra.<\/p>\n Il metodo di ossidazione a umido presenta ancora alcune limitazioni nell'applicazione pratica:<\/strong><\/p>\n 1) L'ossidazione a umido deve generalmente essere effettuata ad alte temperature e ad alte pressioni, i prodotti intermedi sono spesso acidi organici, quindi i requisiti delle apparecchiature e dei materiali sono relativamente elevati, devono essere resistenti alle alte temperature, alle alte pressioni e alla corrosione, quindi il costo delle apparecchiature \u00e8 elevato, l'investimento una tantum del sistema \u00e8 alto;<\/p>\n 2) A causa della reazione di ossidazione a umido che deve essere mantenuta a condizioni di alta temperatura e alta pressione, \u00e8 adatta solo per piccoli flussi di trattamento di acque reflue ad alta concentrazione, per basse concentrazioni di grandi quantit\u00e0 di acque reflue \u00e8 molto antieconomico;<\/p>\n 3) Anche ad una temperatura molto elevata, la rimozione di alcune sostanze organiche come i PCB e le piccole molecole di acidi carbossilici non \u00e8 ideale ed \u00e8 difficile ottenere un'ossidazione completa;<\/p>\n 4) Durante l'ossidazione a umido possono essere prodotti intermedi pi\u00f9 tossici. Il metodo catalitico di ossidazione a umido, sviluppato sulla base del metodo di ossidazione a umido, \u00e8 diventato un punto caldo nella ricerca del metodo di ossidazione a umido grazie all'aggiunta di catalizzatori per migliorare la capacit\u00e0 di ossidazione della tecnologia, abbassando la temperatura e la pressione di reazione, riducendo cos\u00ec i costi di investimento e operativi e ampliando il campo di applicazione della tecnologia. I catalizzatori comunemente utilizzati nel metodo di ossidazione a umido sono Fe, Cu, Mn, Co, Ni, Bi, Pt e altri elementi metallici o una combinazione di pi\u00f9 elementi.<\/p>\n 6. Metodo di ossidazione con acqua supercritica<\/strong><\/p>\n Al fine di rimuovere completamente alcune delle sostanze organiche, il metodo di ossidazione a umido \u00e8 difficile da rimuovere, lo studio della temperatura del liquido di scarico alla temperatura critica dell'acqua al di sopra dell'uso di acqua supercritica per accelerare il processo di reazione delle buone caratteristiche del metodo di ossidazione ad acqua supercritica. La tecnologia di ossidazione supercritica \u00e8 un nuovo tipo di tecnologia di ossidazione in grado di distruggere completamente la struttura della materia organica, proposta dallo studioso americano Model a met\u00e0 degli anni Ottanta. Il suo principio \u00e8 lo stato di acqua supercritica nelle acque reflue contenute nella materia organica con l'ossidante rapidamente decomposto in acqua, anidride carbonica e altri semplici composti molecolari innocui.<\/p>\n Nel processo di ossidazione dell'acqua supercritica, poich\u00e9 l'acqua supercritica \u00e8 un eccellente solvente per la materia organica dell'ossigeno, l'ossidazione della materia organica pu\u00f2 essere effettuata nella fase omogenea ricca di ossigeno, la reazione non sar\u00e0 limitata dal trasferimento dell'interfase. Allo stesso tempo, l'elevata temperatura di reazione rende la reazione pi\u00f9 veloce.<\/p>\n La tecnologia di ossidazione catalitica dell'acqua supercritica sviluppata sulla base del metodo di ossidazione dell'acqua supercritica ha una maggiore capacit\u00e0 di degradazione e una temperatura e una pressione di reazione inferiori. I catalizzatori comunemente utilizzati nella tecnologia di ossidazione catalitica ad acqua supercritica sono MnO2, CuO, TiO2, CeO2, Al2O3, Pt e diverse altre sostanze nella composizione dei catalizzatori compositi, come Cr2O3\/A12O3, CuO\/A12O3, MnO2\/CeO2 e cos\u00ec via.<\/p>\n L'ossidazione dell'acqua supercritica \u00e8 una tecnologia emergente e promettente per il trattamento delle acque reflue. Dopo oltre 20 anni di sviluppo, il metodo ha fatto grandi progressi, ma ci sono ancora alcuni problemi, come: elevati requisiti di apparecchiature e di processo, grandi investimenti una tantum; i problemi di corrosione delle apparecchiature e di deposito di sali non sono stati completamente risolti; il meccanismo di reazione deve essere ulteriormente esplorato. Questi problemi hanno ostacolato lo sviluppo della tecnologia di ossidazione ad acqua supercritica. Tuttavia, la tecnologia di ossidazione dell'acqua supercritica ha dimostrato vitalit\u00e0 nel trattamento delle acque reflue industriali e crediamo che con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, questo metodo sar\u00e0 ampiamente utilizzato.<\/p>\n <\/p>\n