浅谈污水处理中的催化剂

马皓元

【摘 要】随着我国经济水平的提升以及城市化进程的加快，环境破坏问题逐渐浮出水面，工业化发展会对环境产生极大的破坏，而要想经济发展速度加快，就需要以牺牲环境为代价，这也是多年以来城市发展必须面对的悖论。因此治理城市污水问题刻不容缓，笔者结合所学知识和大量调查研究，探索污水处理中催化剂的功效，希望通过运用高效的催化氧化技术处理污水问题，达到保护城市排污要求，因此本文就几种催化剂以及他们对污水处理的效果进行讨论。

【关键词】环境保护；城市污水；催化剂；处理

近年来，我国在经济发展上取得的进步另世界各个国家为之瞩目，而经济建设是改变国民生存状态最重要的因素，只有经济得到发展，才能达到我国建设小康社会的目标，而在经济加速发展的同时，环境问题也成为困扰我国社会进一步发展的重要问题，人们生活水平在不断提高，对于环境的要求也不断加重，而环保意识的增强也促使环境污染问题受到社会各界的重视。我国在发展经济初期也曾犯过先污染后治理的错误，随着观念的改变，我国政府也在不断提升污染处理技术，在处理技术研发上一直力求以发达国家技术模板为准，通过加大资金投入和力度保护环境，与此同时，也在尽量关闭高污染率的工厂，避免开展耗能量高污染中的项目，一方面治理已經出现的污染现象，另一方面避免更重的污染源出现，我国提倡使用节能方法处理污染问题，因此结合当下在污水处理方面的技术，本文主要讨论氧化剂处理污水的措施。

一、纳米催化氧化

我国纳米技术的研发很早，但在实践中使用纳米技术是从最近几年开始的，纳米技术作为一种新兴技术，已经在农业和工业生产中起到极好的效果，因此在污水治理中使用纳米催化氧化剂是当下研究的重点。现代污水处理工艺中，使用纳米催化氧化技术相对环保节能，主要原理为：在常温状态下，经过大量紫外光线照射的纳米材料可以在化学反应中生成高氧化性能的羟基自由基，这种氧化能力强的自由基可以降解污水中有毒以及有害的物质，由于纳米材料密度极大且纯度高，产生的自由基在降解功能上要强于普通氧化剂，可以高效快速的处理污水中的有机氧化物，经过氧化反应生成水和二氧化碳，达到净化污水的目的。

（一）纳米催化氧化技术处理污水的优点

纳米催化氧化技术的主要优点是高效且环保，一方面，相对于使用普通氧化剂处理污水，纳米催化氧化技术节约时间，在单位时间内处理的污水吨数远远高于普通氧化剂，且经过氧化反应产生的主要降解物为水和二氧化碳，在效率上高于普通氧化剂，产生的降解物不会造成二次污染，一次处理只需几个小时完成，降解效果明显。不同于其他类型普通氧化剂只能针对一种污染类型污水进行处理的情况，纳米催化氧化技术可以降解多种有机物，一次研发投入可以运用于多种类型污水治理，尽管纳米技术的研发经费以及造价相对较高，但是成品高效，值得大力推广。其次纳米催化氧化剂对于多环芳烃类有机物的降解效率最佳，在操作上更容易实现，适用于大多数工业工厂的污水处理，目前由于城市环境保护条件要求，大量一线城市政府禁止城市内建设化工厂，大量化工厂建立在郊区，这种方法看似缓解了城市污染困境，实际上治标不治本，造成大量化工厂违法排泄工业废水，这种现象屡禁不止，因此对于政府而言，选择推广使用高效环保的纳米催化氧化技术，帮助化工厂解决污水排放问题，是解决环境污染困境的最佳方式。目前在使用前景上最广阔的是纳米二氧化钛催化氧化技术，一方面二氧化钛原材料属于环保材料，制成纳米催化氧化剂后，在处理污水时不会造成二次污染，另一方面纳米二氧化钛催化氧化剂只需利用太阳能即可大量生产，工艺相对简单，在成本节约上也远远强于其他类型氧化剂。城市日常排放的生活污水含有大量有机污染物，而纳米二氧化钛催化氧化技术在处理有机污染物上效果显著。

（二）纳米催化氧化技术的使用范围

纳米催化氧化技术在处理毛纺染废水上效果最佳，主要原理为：在玻璃反应器中填充纳米二氧化钛膜覆盖的填充料，将废水灌注在玻璃反应器中并利用潜水泵辅助循环催化氧化反应，暴力填充料表面的纳米二氧化钛催化氧化剂与废水解除，可以高效讲解其中的有机污染物，且可以循环注入废水使用价值极高。另外纳米二氧化钛催化氧化剂也能处理废水中的油脂，例如脂肪烃等，含油废水也能使用这种技术进行有机酸降解。与此同时纳米二氧化钛能降解农业废水中的有机磷，纳米催化氧化技术能吸附农药废水中的有机磷并进行光催化，在光照中进行有机磷降解。

二、光催化氧化

光催化氧化技术是近年新型的技术，尽管我国经过了多年探索研发才得以实践，但在污水处理中已经取得一定成绩，相对于纳米催化氧化技术，光催化氧化技术在处理污水时需要的时间更多，但处理效果更佳，对工业废水和生活废水中的污染物处理更透彻，能将大量有机物完全降解成无机物，在避免二次污染上效果更好，光催化氧化技术使用方法简单，适用于大量推广，但收到技术研发水平的制约，光催化氧化技术不能完全回收二氧化钛粉末，这是这种催化氧化技术目前无法克服的缺点，也是处了时间限制外限制光催化氧化技术在实践中大量应用的原因之一。但随着进一步的研发，目前已经开发出可以将活性炭粉末和二氧化钛合成的催化氧化膜，这种膜附着性极佳，帮助污水处理后进一步回收二氧化钛，也促进了光催化氧化技术的应用。

三、二氧化氯催化氧化

相对于生活费水中有机物含量过高，工业废水中含有的大量化工废料是我国污水环境污染中最严重的问题，工业废水排放至河流或地下河中，化工废料无法讲解，对河水中生物造成的影响最大，举例说明，一家造纸厂排放到河流中的纸浆水可以瞬间毒死河水中的鱼，而化工废水的处理也是污水治理最需要攻克的难关。化工废水中盐含量高，毒性大，处理工艺复杂，一旦处理不当直接排放，会对当地人的用水安全和农业生产造成严重影响，因此处理工业污水需要使用Fenton试剂，尽管处理经济成本高，但是效果好且不易造成二次污染。目前我国在处理工业废水时主要选择使用二氧化氯催化氧化技术，主要机理为：二氧化氯具有强氧化性能，废水处理中使用表面催化剂，同时投放二氧化氯，将工业废水中的有机物催化氧化成小分子有机物，这种措施能提升废水的生化性能，进一步使用二氧化氯能将小分子有机污染物降解为二氧化碳和水，达到根治的效果。

四、结束语

综上所述，纳米催化氧化技术、光催化氧化技术以及二氧化氯催化氧化技术等高效催化氧化技术具有极高的应用前景，通过进一步研发降低制作成本，即可在我国大范围推广，尽管基于技术水平的限制，在实际应用中还存在一些问题亟待进一步去完善，但是相信使用催化剂解决污水治理问题将会取得更多进步。

【参考文献】

[1]江树志，白莹，周娜，等.仙女河污水处理厂升级改造中脱氮除磷的中试研究[J].环境保护科学，2017（1）.

[2]李景芳.电化学预氧化技术在油田污水处理工程应用中的注意事项[J].山东省农业管理干部学院学报，2017（1）.

[3]杨旺，闫德民，田顺.污水处理场氧化沟曝气机改造[J].石油化工设备技术，2017（1）.

[4]李健.浅谈城市污水处理的措施与途径[J].甘肃科技纵横，2017（1）.