催化氧化法及其在工业废水处理中的应用

刘 璐

（上海任远环保股份有限公司上海200436）

催化氧化法及其在工业废水处理中的应用

刘 璐

（上海任远环保股份有限公司上海200436）

催化氧化法作为一种较为新型的技术在我们目前的工业废水处理中已得到较为广泛的运用，通过这种方法，我们能够更高效、快速地达到我们的处理工业废水的目的。在我国，催化氧化法正在作为一种基础性方法而衍生出更新更多样的工业废水处理工艺方法。本文试介绍催化氧化法的概况并分析其应用情况从而展现我们目前所掌握的这一技术方法的程度。

催化氧化法；工业废水；废水处理

随着社会经济水平的快速发展，人们的日常生活中所涉及的事物越来越广，与工业生产的联系也越来越大，工业产品的生产关系到很多的环境保护问题。工厂在生产产品的时候会由于生产工艺的需要而产生一定的工业废水，这些废水大多含有难降解且浓度较高的有机污染物，随着我们对工业废水处理的重视程度日益加深，同时鉴于传统生物及物化处理废水的局限性，如何更有效地处理工业废水，使得废水的排放水质能够达到相关水质标准的要求，已成为人们关注的一个重要问题。由此需要一种处理效率高、经济实用且适用性高的污水处理方法，以帮助环保工作者来处理这种难以生物降解的有机废水。催化氧化法是一种利用了相应的催化剂的催化作用，提高了氧化反应的速度和效率，能够以较高的反应速率氧化分解现今工业废水中的高浓度、难降解的有机污染物，将其与传统的生物处理和相应的物理化学处理方法结合，应用于对工业废水的处理中，帮助我们更好地实现对于工业废水的处理。在对于催化氧化法的应用实践及不断探索中，我们也逐渐对其进行优化和完善，并研究出不同类型的方法。

1 催化氧化法的特点

催化氧化法在目前的工业废水处理中已是一种较为常见的处理措施，这种处理方式有很多的好处，因为我们说的所谓催化氧化法其主要过程是通过催化剂的分解，产生一定的催化作用从而使废水中有机物和氧化剂的化学反应的能够加快发生。在对于工业行业中的废水进行处理之时，我们会发现催化氧化法其稳定、高效等性能。催化氧化法能够在一定程度上提高工业废水的可生化降解性，这一方法实质上作为一座物化和生化处理的桥梁，发挥着相当重要的作用。现今在环保废水处理领域，这一技术对于我们来说已经并不陌生了，我们在实践中总结经验，进行更为深入的研究，来对其加以改善。在对于催化氧化法中，相关研究较多关于寻找更新、更高效、稳定性更好同时成本较为低廉的催化氧化相关试剂。

2 不同种类的催化氧化法及其运用

目前催化氧化已衍生出多种的方式方法，下面我们对于Fenton试剂催化氧化法、光催化氧化法、湿式催化氧化法以及其它的一些催化氧化法各种方法及其在废水处理领域的应用进行阐述。

2.1 Fenton试剂催化氧化法

Fenton试剂的催化氧化法是指过氧化氢与二价铁离子组成的氧化体系。在1894年科学家发现二价铁离子可通过过氧化氢强烈地促进苹果酸的氧化这一反应之后，便开始了Fenton试剂的应用，在其使用初期主要是被运用于较为有限的有机合成的领域。在后来将Fenton试剂运用于处理苯酚及烷基苯废水，从而开创了这一试剂用于处理工业废水的先例。

Fenton试剂具有较强的氧化的能力，对于降解废水中难以生物降解的污染物十分有效。不同的试剂有着不同的反应速率和性能，比如过氧化氢和二价铁离子的组合其分解速度较快，但同时二价铁离子和过氧化氢的组合之间也有不和谐的地方，可能导致过氧化氢无法充分发挥其效用，致使过氧化氢的利用率相对较低。我们需要详细了解各种试剂的性能，使试剂能有较高的利用率，提高处理效率，从而降低处理成本。

对于Fenton试剂，我们常用于处理酚类、芳胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解污染物，如造纸废水、印染废水、焦化废水、制药废水等，Fenton试剂能够有效地对这类废料中的有机物进行降解处理。

2.2 光催化氧化法

光催化氧化法是在近年来发展起来的污水治理方法，这种方法主要包括两种，即均相光催化氧化法和非均相光催化氧化法。在我国相关的研究领域，对于非均相光催化氧化法这种方法的研究以及运用更为广泛。均相光催化氧化法主要运用了二价铁离子和三价铁离子两种催化剂，其本质上也就是光助Fenton试剂法。这种方法可以利用太阳能的潜力，更高效的利用过氧化氢。第二种方法，非均相光催化氧化法主要是运用光敏化半导体材料作为催化剂，我们目前对于这种方法的研究集中在对TiO2的改性和存在形态的研究方面。

对于光催化氧化法的应用，我们较多地用于有机酸类、卤代脂肪烃、卤代芳烃、杂环化合物、多环芳烃、酚类以及农药废水等的降解。

2.3 湿式催化氧化法（CWAO法）

对于湿式催化氧化法，较早的应用性研究开始于70年代，其主要是以湿式氧化法作为基础而发展起来的。在各种有毒有害和难降解的高浓度有机废水处理中非常有效，具有很高的实用价值。这一方法主要是废水在高温高压的环境之下，运用含氧气体或氧气作为氧化剂，与此同时，结合催化剂的催化作用从而达到对于废水的有机物进行化学反应及降解的目标。在这种方法中，我们常见的催化剂有TiO2、TrO2及Mn、Fe、Co、Ni、W、Cu、Ag、Au等金属氧化物或水溶性化合物。这种方法对能量能逐级利用，可减少有效能量的损失，能量利用率高，一般情况下工作效率也较高，但同时实现其应用所要求的条件也较高，我们需要对于环境条件以及配套设施等投入较大，整个工艺系统的运行成本较高，所以我们对于此种方法的采用较少。

这种方法在日本等国家正进行着较大规模的运用，人们也在不断研究出更高效的催化剂以改善其在实际操作中的多方面缺点。湿式催化氧化法较多地运用于处理焦化废水、含氰废水、含氮废水、含硫废水、酒精废水、煤气废水、染料废水以及造纸废水等等方面，具有很好的效果。

2.4 电催化氧化法

目前，全世界科学家对电化学氧化法处理废水的技术有了初步了解和应用，但是研究的水平不够深入，处理废水的种类也比较局限，主要集中在水中溶解性金属阳离子的还原处理，但是现在有机废水污染越来越严重，所以电化学方法逐渐开始应用于有机废水的处理。电化学氧化是在设计的水处理装置内，水分子在电压作用下与有催化活性的阳极反应从而产生具有高氧化还原电位的自由基，通过自由基与有机分子发生反应，破坏分子结构，达到去除有机物的目的，是未来有机废水处理发展的趋势，尤其是难以用生物法处理的有机废水。

电催化氧化法应用于有机废水处理，具有诸多优势。（1）电能属于清洁能源，可以再生，对电能利用效率高，反应条件宽松。没有二次污染，对环境不产生负面影响。（2）电催化氧化法能对有机物进行矿化分解，没有生物污染，电化学产生的强氧化性的活性自由基可杀灭废水中的有害生物。（3）基础建设和运行成本较低，控制简单，工艺组合灵活，可以单独处理污水，也可为难生物降解的高浓度废水提供可生化性预处理。

2.5 其它催化氧化法

除了以上所述的几种方法之外，还有很多可以应用的催化氧化试剂，其使用方法被应用于实际的工业废水处理中。比如我们采用钴（Co）的金属氧化物以及其二价、三价离子作为催化剂、利用活性炭的吸附性作为催化剂等等。我们对于不同类型的工业废水需要分配不同类型的催化氧化剂，从而保障废水处理的高效便捷。比如在含硫废水的处理中，我们需要根据废水内各种物质的含量有选择地利用MnSO4作为催化剂或者是铁锰矿的粉末作为催化剂，使相关反应能有较高的反应速率，提高氧化分解能力，缩短反应时间，从而保障废水处理的工作效率，及提高试剂的利用率。在对于相关试剂的选取过程中，需注意到不同试剂的寿命、活化性能以及反应性能等不同方面的特性，从而保障废水处理的高效以及对于成本的节约。

随着科学技术的不断发展，工程实践经验的不断丰富和总结，为满足各种处理方法在废水处理应用中的实用性、经济性、高效性、可操作性等诸多方面的要求，我们需要不断的探索和研究，使催化氧化法能在废水处理中不断发展和完善。

3 结语

综上所述，作者将自己在废水处理工程中对相关实践经验在本文中进行了分享。作者本着抛砖引玉的精神，希望能通过本文与环保行业废水处理工作者进行沟通交流。在工业逐渐向高层次、国际化发展的过程中，我们需要对于催化氧化法的技术进行不断的优化和创新。同时我们目前正在向节能、环保的工业进行转化，所以，如何能够将催化氧化法更为绿色地进行是我们可能在很长一段时间内需要关注的问题。对于这种高效的工业废水处理法，我们需要充分掌握各项技术的特点，更好地利用其优势，为我们工业进一步的发展提供帮助，为环境保护事业的发展贡献力量。

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