Geavanceerde oxidatieprocessen, een technologie voor de behandeling van giftige en moeilijke verontreinigende stoffen die in de jaren 1980 vorm begon te krijgen, wordt gekenmerkt door het genereren van hydroxylradicalen (-OH) door de reactie, die sterke oxidatieve eigenschappen hebben, en door de reactie van de vrije radicalen in staat zijn om organische verontreinigende stoffen effectief af te breken of zelfs om te zetten in onschadelijke anorganische stoffen zoals kooldioxide en water. en water. Omdat het geavanceerde oxidatieproces de voordelen heeft van sterke oxidatie, de werkingsomstandigheden gemakkelijk te controleren zijn en moeilijk afvalwater kunnen verwerken dat niet met biochemische methoden kan worden behandeld, heeft het de aandacht getrokken van landen over de hele wereld en heeft het de ene na de andere onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteit in deze richting uitgevoerd. Geavanceerde oxidatietechnologie is voornamelijk onderverdeeld in Fenton-oxidatie, fotokatalytische oxidatie, ozonoxidatie, ultrasone oxidatie, natte oxidatie en superkritische wateroxidatie.

Veelgebruikte geavanceerde oxidatietechnologie

1. Fenton-oxidatie

Het oxidatietechnologiesysteem bestaande uit waterstofperoxide en katalysator Fe2+ wordt Fenton-reagens genoemd. Het is meer dan 100 jaar geleden door H.J.H. Fenton uitgevonden een soort van hoge temperatuur en hoge druk en het proces is eenvoudige chemische oxidatie waterbehandeling technologie. In de afgelopen jaren heeft onderzoek aangetoond dat het oxidatiemechanisme van Fenton te wijten is aan de katalytische ontleding van waterstofperoxide onder zure omstandigheden, wat resulteert in zeer reactieve hydroxylradicalen. Onder invloed van de Fe2+ katalysator kan H2O2 twee soorten actieve hydroxylradicalen produceren, waardoor de kettingreactie van vrije radicalen op gang komt en zich voortzet en de oxidatie van organische stoffen en reducerende stoffen wordt versneld. Het algemene verloop is:

De Fenton-oxidatiemethode wordt over het algemeen uitgevoerd bij een PH van 2~5. Het voordeel van deze methode is dat de ontleding van waterstofperoxide snel verloopt en de oxidatiesnelheid dus ook hoog is. Deze methode heeft echter ook veel problemen: door de grote concentratie Fe2+ in het systeem kan het behandelde water een kleur hebben; Fe2+ reageert met waterstofperoxide waardoor de benuttingssnelheid van waterstofperoxide en de PH-beperkingen afnemen, waardoor de populariteit en toepassing van de methode in zekere mate wordt beïnvloed.

De afgelopen jaren is er onderzoek gedaan naar het introduceren van ultraviolet licht (UV), zuurstof, etc. in het Fenton-reagens, waardoor het oxidatievermogen van het Fenton-reagens wordt verbeterd en de dosering waterstofperoxide wordt verlaagd. Omdat het afbraakmechanisme van waterstofperoxide erg lijkt op dat van Fenton en Fenton reagens, die beide -OH produceren, worden verschillende verbeterde Fenton reagentia Fenton-achtige reagentia genoemd. De belangrijkste zijn het H2O2+UV systeem, het H2O2+UV+ Fe2+ systeem, en het Fenton systeem dat zuurstof introduceert.

De toepassing van Fenton-reagens en Fenton-achtig reagens in de afvalwaterbehandeling kan in twee aspecten worden onderverdeeld: de ene is om het organische afvalwater te oxideren als alleen een behandelingsmethode; de andere is om te combineren met andere methoden, zoals coagulatie en sedimentatie methode, actieve kool methode, enz, katalysatoren van de Fenton methode zijn moeilijk te scheiden en te hergebruiken, en de pH van de reactie is laag, waardoor een grote hoeveelheid ijzerhoudend slib ontstaat, en een grote hoeveelheid Fe2+ in het effluent zal resulteren in een hoog Fe2+ gehalte in het effluent. De katalysator van de Fenton methode is moeilijk te scheiden en te hergebruiken, de pH van de reactie is laag, er wordt een grote hoeveelheid ijzerhoudend slib gegenereerd en het effluentwater bevat een grote hoeveelheid Fe2+, wat secundaire vervuiling zal veroorzaken en de moeilijkheid en kosten van de verdere behandeling zal verhogen.

In de afgelopen jaren, geleerden in binnen-en buitenland begon de Fe2 + gefixeerd in de ionenuitwisseling membraan, ionenuitwisseling hars, aluminiumoxide, moleculaire zeef, bentoniet, klei en andere dragers, of ijzeroxiden, verbindingen in plaats van Fe2 +, met het oog op de oplossing van Fe2 + te verminderen, het verbeteren van de recycling snelheid van katalysatoren, en verbreding van de juiste bereik van pH. Daud et al. impregnatie methode om Fe3 + fix op kaoliniet katalytische afbraak van geactiveerd zwart 5 (RB5), de reactie pH is erg laag. Daud et al. immobiliseerden Fe3+ op kaoliniet door impregnatiemethode om de afbraak van reactief zwart 5 (RB5) te katalyseren, en de ontkleuring van RB5 bereikte 99% in 150 min. Youngmin et al. cheleerden Fe(II) met de crosslinks van chitosan (CS) en glutaraldehyde (GLA) om een katalysator van Fe(II)-CS/GLA te maken en katalyseerden de afbraak van trichlooretheen (TCE) onder neutrale omstandigheden en de afbraaksnelheid van TCE bereikte 95% in 5 uur. In tegenstelling tot de traditionele Fenton methode, die in neutrale omstandigheden werd gebruikt, bereikte de afbraaksnelheid van TCE 95%. De afbraaksnelheid van TCE bereikte 95% na 5 uur. De conventionele Fenton methode brak TCE echter niet significant af door ijzerneerslag onder neutrale omstandigheden. Plata et al. onderzochten de effecten van katalysatordosering en lichtintensiteit op de afbraak van 2-chloorfenol door fotofenton met gebruik van aciculair ferriet, en het effluent bevatte slechts een kleine hoeveelheid ijzerionen.

2. Ozonoxidatie

Ozon is een uitstekend sterk oxidatiemiddel dat goed werkt bij desinfectie, kleurverwijdering, desodorisatie, verwijdering van organische stoffen en CZV in afvalwater. Ozonoxidatie degradatie van organisch materiaal snel, milde omstandigheden, produceert geen secundaire verontreiniging, op grote schaal gebruikt in waterbehandeling. Ozonbehandeling van afvalwater rol van de brede prestaties van het materiaal, een is de directe oxidatie van ozon, de tweede is door de vorming van hydroxylradicalen en vrije radicale oxidatie.

Afzonderlijke ozon oxidatie methode als gevolg van de ozongenerator is gemakkelijk te beschadigen, energieverbruik, behandelingskosten zijn duur, en de ozon oxidatiereactie selectief is, voor sommige gehalogeneerde koolwaterstoffen en pesticiden, zoals oxidatie-effect is relatief slecht. Om deze reden, in de afgelopen jaren de ontwikkeling van ozon oxidatie om de efficiëntie van de relevante combinatie van technologieën, met inbegrip van UV / O3, H2O2 / O3, UV / H2O2 / O3 en andere combinaties niet alleen de snelheid en efficiëntie van oxidatie te verbeteren, maar ook in staat om de rol van O3 alleen oxideren is moeilijk oxidatieve afbraak van organisch materiaal.

Hu Junsheng et al. vergeleken het effect van H2O2/O3 en O3 bij de behandeling van kleurstofafvalwater, terwijl Wei Dongyang et al. het effect van UV/O3 en O3 bij de afbraak van hexachloorbenzeen vergeleken, en de resultaten toonden aan dat het gebruik van de combinatie van technologieën de oxidatiesnelheid en het behandelingseffect aanzienlijk kan verbeteren, de reactietijd kan verkorten en het O3-verbruik kan verminderen. Katalytische ozonoxidatie krijgt ook met de dag meer aandacht van binnen- en buitenlandse wetenschappers. De katalysatoren die gebruikt worden bij katalytische ozonoxidatie zijn voornamelijk transitiemetaaloxiden en actieve kool. Actieve kool wordt veel gebruikt in katalytische ozonoxidatie vanwege de lage prijs, sterke adsorptie, hoge katalytische activiteit en goede stabiliteit.

3. Ultrasone oxidatiemethode

Ultrasone oxidatiemethode is het gebruik van frequentiebereik van 16 kHz-1 MHz ultrasone straling oplossing, zodat de oplossing ultrasone cavitatie produceert, de vorming van lokale hoge temperatuur en hoge druk in de oplossing en de generatie van lokale hoge concentratie van oxiden - OH en H2O2 kan worden gevormd in superkritisch water, snelle afbraak van organische verontreinigingen. Ultrasone oxidatiemethode combineert de kenmerken van vrije radicale oxidatie, verbranding, superkritische wateroxidatie en andere waterbehandelingstechnologieën, degradatieomstandigheden zijn mild, hoog rendement, breed toepassingsgebied, geen secundaire vervuiling, is een veelbelovend ontwikkelingspotentieel en vooruitzichten voor de toepassing van schone waterbehandelingstechnologie.

Ultrasone afbraak van organisch materiaal is voornamelijk in het cavitatie-effect, organisch materiaal door middel van hoge temperatuur ontleding of vrije radicale reactie twee gangen. In de ultrasone cavitatie gegenereerd door de lokale omgeving met hoge temperatuur en hoge druk, wordt water afgebroken om -OH radicalen te produceren, naast opgelost in de oplossing van lucht (N2 en O2) kan ook worden gegenereerd door vrije radicalen splitsingsreactie vrije radicalen. Deze vrije radicalen kunnen ook leiden tot de breuk van organische moleculen, de overdracht van vrije radicalen en redoxreacties.

Afzonderlijke ultrasone oxidatietechnologie kan bepaalde organische verontreinigende stoffen in water verwijderen, maar de afzonderlijke behandelingskosten zijn hoog, en het behandelingseffect op hydrofiele en moeilijk vervluchtigbare organische stoffen is slecht, en de verwijdering van TOC is onvolledig, dus wordt het vaak gebruikt in combinatie met andere geavanceerde oxidatietechnologieën om de behandelingskosten te verlagen en het behandelingseffect te verbeteren. Wanneer ultrasone straling wordt gebruikt in combinatie met andere katalytische technologieën, kan de intense turbulentie die wordt veroorzaakt door ultrageluid bovendien de vaste-vloeistofmassatransfer tussen de verontreinigende stoffen en de vaste katalysator versterken, het katalysatoroppervlak continu reinigen en de katalysatoractiviteit behouden. Gecombineerde oxidatietechnologieën op basis van ultrasone technologie omvatten ultrasone/H2O2- of O3-oxidatie, ultrasone-Fenton-oxidatie, ultrasone/fotokatalytische oxidatie, ultrasone/natte oxidatie, enzovoort. Ren Baixiang gebruikte ultrasone -Fenton reagens gezamenlijke behandeling van kleurstof afvalwater, kleurstof afvalwater COD verwijderingspercentage van 91,8%, en Chen et al. vond dat, in de synergetische reactie van ultrageluid en Fenton, geladen met α-Fe2O3 4A zeoliet kan het effect van ultrasone cavitatie te versterken, en heeft de kenmerken van kleine ijzerion oplossing, hoge stabiliteit van de reactie, en een lange levensduur.

4. Fotokatalytische oxidatie

Fotokatalytische oxidatiemethode is door het oxidatiemiddel in het licht van de excitatie en katalysator katalytisch effect van -OH oxidatie decompositie van organisch materiaal. Vergeleken met traditionele behandelingsmethoden, zoals adsorptie, coagulatie, actief slib, fysische methode, chemische methode, etc., heeft fotokatalytische oxidatieafbraak van organische verontreinigingen in water de opmerkelijke voordelen van een laag energieverbruik, eenvoudige bediening, milde reactieomstandigheden en vermindering van secundaire verontreiniging, wat steeds meer gewaardeerd wordt door mensen. De katalysatoren die gebruikt worden in fotokatalytische oxidatietechnologie zijn TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 en Fe3O4. Een groot aantal experimenten heeft aangetoond dat de fotokatalytische reactie van TiO2 een sterk vermogen heeft om industrieel afvalwater te behandelen.

De eerste fotokatalytische oxidatiemethode gebruikt TiO2-poeder als katalysator, wat de nadelen heeft van katalysatorverlies, moeilijk terug te winnen en hoge kosten, wat de praktische toepassing van deze technologie beperkt.

De immobilisatie van TiO2 is de focus geworden van fotokatalytisch onderzoek en wetenschappers zijn begonnen met het bestuderen van de vervanging van TiO2-poeder door TiO2-film of samengestelde katalysatorfilm. Liu Lei et al. immobiliseerden TiO2 nanodeeltjes op glasoppervlakken voor de fotokatalytische afbraak van azijnzuur, en Dong Junming et al. spoten TiO2/GeO2 composietoplossing op aluminiumplaat om een composietfilm te maken voor de fotokatalytische afbraak van met ozon behandelde reactieve blauwe kleurstoffen, en beide verkregen betere afbraakeffecten. Bovendien kan de fotokatalytische membraanreactor die fotokatalytische technologie en membraanscheidingstechnologie koppelt, de gesuspendeerde katalysator effectief vasthouden, wat een nieuw idee voor de scheiding en terugwinning van katalysator verbetert.

5. Natte oxidatiemethode

Natte oxidatiemethode is het oxideren van organisch materiaal in afvalwater tot kooldioxide en water onder hoge temperatuur en hoge druk met behulp van een oxidatiemiddel, om het doel van het verwijderen van verontreinigende stoffen te bereiken. De natte-oxidatiemethode werd in eerste instantie voorgesteld door F.J. Zimmermann uit de Verenigde Staten in 1958 en werd gebruikt voor zwartvloeibaar papier. Vervolgens is het oxidatieproces snel ontwikkeld en is het toepassingsgebied uitgebreid van het terugwinnen van nuttige chemicaliën en energie tot de behandeling van giftig en gevaarlijk afval.

Natte oxidatie methode is over het algemeen in de hoge temperatuur (150 ~ 350 ℃) hoge druk (0,5 ~ 20MPa) werkomstandigheden, in de vloeibare fase, met zuurstof of lucht als oxidant, oxidatie van water in de opgeloste toestand of gesuspendeerde toestand van organische stof of gereduceerde toestand van anorganische stoffen, zijn er over het algemeen twee stappen: ① zuurstof in de lucht van de gasfase naar de vloeibare fase van het massatransferproces; ② opgeloste zuurstof en het substraat van de chemische reactie tussen.

De natte oxidatiemethode heeft nog steeds enkele beperkingen in de praktische toepassing:

1) Natte oxidatie moet over het algemeen worden uitgevoerd bij hoge temperaturen en hoge druk, de tussenproducten zijn vaak organische zuren, dus de apparatuur- en materiaalvereisten zijn relatief hoog, moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen, hoge druk en corrosiebestendigheid, dus de materiaalkosten zijn hoog, de eenmalige investering van het systeem is hoog;

2) Vanwege de natte oxidatiereactie die moet worden gehandhaafd bij hoge temperatuur en hoge druk, is het alleen geschikt voor kleine stromen van hoge concentraties afvalwaterbehandeling, voor lage concentraties van grote hoeveelheden afvalwater is zeer oneconomisch;

3) Zelfs bij een zeer hoge temperatuur is de verwijdering van bepaalde organische stoffen zoals PCB's, kleine moleculen van carbonzuren niet ideaal en is het moeilijk om volledige oxidatie te bereiken;

4) Tijdens natte oxidatie kunnen meer toxische tussenproducten ontstaan. De katalytische natte oxidatiemethode die is ontwikkeld op basis van de natte oxidatiemethode is een hotspot geworden in het onderzoek naar natte oxidatiemethode door katalysatoren toe te voegen om de oxidatiecapaciteit van de technologie te verbeteren, de reactietemperatuur en -druk te verlagen, waardoor de investerings- en bedrijfskosten worden verlaagd en het toepassingsgebied van de technologie wordt uitgebreid. Katalytische natte oxidatiemethoden die vaak worden gebruikt zijn Fe, Cu, Mn, Co, Ni, Bi, Pt en andere metaalelementen of een combinatie van verschillende elementen.

6. Superkritisch water oxidatiemethode

Om een deel van de natte oxidatiemethode volledig te verwijderen is het moeilijk om de organische stof te verwijderen, de studie van de temperatuur van de afvalvloeistof tot de kritische temperatuur van water boven het gebruik van superkritisch water om het reactieproces van de goede eigenschappen van superkritisch water oxidatiemethode te versnellen. Superkritische oxidatietechnologie is een nieuw soort oxidatietechnologie die de structuur van organisch materiaal volledig kan vernietigen, zoals voorgesteld door de Amerikaanse geleerde Model in het midden van de jaren 80. Het principe is dat het water in een staat van superkritische oxidatie is. Het principe is dat in de toestand van superkritisch water in het afvalwater het organische materiaal met het oxidatiemiddel snel wordt afgebroken tot water, kooldioxide en andere eenvoudige onschadelijke kleine moleculaire verbindingen.

In het proces van superkritisch wateroxidatie, omdat superkritisch water een uitstekend oplosmiddel is voor organische stof van zuurstof, zodat de oxidatie van organische stof kan worden uitgevoerd in de zuurstofrijke homogene fase, zal de reactie niet worden beperkt door de overdracht van interfase. Tegelijkertijd maakt de hoge reactietemperatuur de reactie sneller.

De katalytische superkritische wateroxidatietechnologie die ontwikkeld is op basis van de superkritische wateroxidatiemethode heeft een sterker afbraakvermogen en een lagere reactietemperatuur en -druk. Veel gebruikte katalysatoren in de katalytische superkritische wateroxidatietechnologie zijn MnO2, CuO, TiO2, CeO2, Al2O3, Pt en verschillende andere stoffen in de samenstelling van de samengestelde katalysatoren, zoals Cr2O3/A12O3, CuO/A12O3, MnO2/CeO2 enzovoort.

Superkritische wateroxidatie is een opkomende en veelbelovende technologie voor de behandeling van afvalwater. Na meer dan 20 jaar ontwikkeling heeft de methode grote vooruitgang geboekt, maar er zijn nog steeds enkele problemen, zoals: hoge eisen aan apparatuur en proces, grote eenmalige investeringen; problemen met corrosie van apparatuur en zoutafzetting zijn nog niet volledig opgelost; het reactiemechanisme moet verder worden onderzocht. Deze problemen hebben de ontwikkeling van superkritische wateroxidatietechnologie belemmerd. De superkritische wateroxidatietechnologie heeft echter haar vitaliteit bewezen bij de behandeling van industrieel afvalwater en wij geloven dat deze methode met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie op grote schaal zal worden toegepast.

 

Fosfonaten Antiscalants, corrosieremmers en chelaatvormers
Amino Trimethyleen Fosfonzuur (ATMP)	CAS-nr. 6419-19-8
1-Hydroxy Ethylideen-1,1-Difosfonzuur (HEDP)	CAS-nr. 2809-21-4
Ethyleendiaminetetra (methyleenfosfonzuur) EDTMPA (vast)	CAS-nr. 1429-50-1
Diethyleen Triamine Penta (methyleen fosfonzuur) (DTPMPA)	CAS-nr. 15827-60-8
2-Fosfonobutaan -1,2,4-tricarbonzuur (PBTC)	CAS-nr. 37971-36-1
2-Hydroxy Fosfoazijnzuur (HPAA)	CAS-nr. 23783-26-8
HexaMethyleenDiamineTetra (methyleenfosfonzuur) HMDTMPA	CAS-nr. 23605-74-5
Polyamino Polyether Methyleen Fosfonzuur (PAPEMP)
Bis(HexaMethyleen Triamine Penta (Methyleen Fosfonzuur)) BHMTPMP	CAS-nr. 34690-00-1
Hydroxyethylamino-Di(Methyleen Fosfonzuur) (HEMPA)	CAS-nr. 5995-42-6
Zouten van fosfonaten
Tetra-natriumzout van aminotrimethyleenfosfonzuur (ATMP-Na4)	CAS-nr. 20592-85-2
Pentanatriumzout van aminotrimethyleenfosfonzuur (ATMP-Na5)	CAS-nr. 2235-43-0
Mononatrium van 1-Hydroxy Ethylideen-1,1-Difosfonzuur (HEDP-Na)	CAS-nr. 29329-71-3
(HEDP-Na2)	CAS-nr. 7414-83-7
Tetra Natriumzout van 1-Hydroxy Ethylideen-1,1-Difosfonzuur (HEDP-Na4)	CAS-nr. 3794-83-0
Kaliumzout van 1-Hydroxy Ethylideen-1,1-Difosfonzuur (HEDP-K2)	CAS-nr. 21089-06-5
Ethyleen Diamine Tetra (Methyleen Fosfonzuur) Pentanatriumzout (EDTMP-Na5)	CAS-nr. 7651-99-2
Hepta natriumzout van diethyleentriamine penta (methyleenfosfonzuur) (DTPMP-Na7)	CAS-nr. 68155-78-2
Natriumzout van diethyleentriaminepenta (methyleenfosfonzuur) (DTPMP-Na2)	CAS-nr. 22042-96-2
2-Fosfonobutaan -1,2,4-tricarbonzuur, natriumzout (PBTC-Na4)	CAS-nr. 40372-66-5
Kaliumzout van hexaMethyleenDiamineTetra (methyleenfosfonzuur) HMDTMPA-K6	CAS-nr. 53473-28-2
Gedeeltelijk geneutraliseerd natriumzout van bishexamethyleentriamine penta (methyleenfosfonzuur) BHMTPH-PN(Na2)	CAS-nr. 35657-77-3
Polycarboxylhoudend antiscalant en dispergeermiddel
Polyacrylzuur (PAA) 50% 63%	CAS-nr. 9003-01-4
Polyacrylzuur natriumzout (PAAS) 45% 90%	CAS-nr. 9003-04-7
Gehydroliseerd polymaleïnezuuranhydride (HPMA)	CAS-nr. 26099-09-2
Copolymeer van Maleïnezuur en Acrylzuur (MA/AA)	CAS-nr. 26677-99-6
Acrylzuur-2-acrylamido-2-methylpropaan-sulfonzuur copolymeer (AA/AMPS)	CAS-nr. 40623-75-4
TH-164 Fosfinocarbonzuur (PCA)	CAS-nr. 71050-62-9
Biologisch afbreekbaar antiscalant en dispergeermiddel
Natrium van polyepoxysuccinezuur (PESA)	CAS-nr. 51274-37-4
	CAS-nr. 109578-44-1
Natriumzout van polyasparaginezuur (PASP)	CAS-nr. 181828-06-8
	CAS-nr. 35608-40-6
Biocide en algicide
Benzalkoniumchloride (Dodecyl Dimethyl Benzylammoniumchloride)	CAS-nr. 8001-54-5,
	CAS-nr. 63449-41-2,
	CAS-nr. 139-07-1
Isothiazolinonen	CAS-nr. 26172-55-4,
	CAS-nr. 2682-20-4
Tetrakis(hydroxymethyl)fosfoniumsulfaat (THPS)	CAS-nr. 55566-30-8
GLUTAARALDEHYDE	CAS-nr. 111-30-8
Corrosieremmers
Natriumzout van tolyltriazool (TTA-Na)	CAS-nr. 64665-57-2
Tolyltriazool (TTA)	CAS-nr. 29385-43-1
Natriumzout van 1,2,3-benzotriazool (BTA-Na)	CAS-nr. 15217-42-2
1,2,3-benzotriazool (BTA)	CAS-nr. 95-14-7
Natriumzout van 2-Mercaptobenzothiazool (MBT-Na)	CAS-nr. 2492-26-4
2-Mercaptobenzothiazool (MBT)	CAS-nr. 149-30-4
Zuurstofvanger
Cyclohexylamine	CAS-nr. 108-91-8
Morfoline	CAS-nr. 110-91-8
Andere
Natrium Diethylhexyl Sulfosuccinaat	CAS-nr. 1639-66-3
Acetylchloride	CAS-nr. 75-36-5
TH-GC groene chelaatvormer (glutaminezuur, N,N-diazijnzuur, natriumtetrazout)	CAS-nr. 51981-21-6