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催化氧化技術在石化廢水處理中的應用

一、催化氧化技術研究現狀

　　催化氧化技術按照催化氧化的原理大致可以分為：濕式催化氧化法、光催化氧化法、均相催化氧化法、多相催化氧化法4種。本質上，這4種催化氧化法都是通過對氧化劑的分解產生催化作用，從而加快與氧化劑之間的化學反應，某些強氧化可以在催化作用下，產生更強氧化性的基團，能夠氧化分解高濃度難解的基團，因此催化氧化法是石油化工廢水處理的廣泛應用的一項新技術之一。

　　二、催化氧化技術在廢水處理中的應用

　　1.催化氧化技術在石油廢水處理中的應用

　　油田廢水經過沉降、混凝、氣浮、斜板過濾、除油等工藝可以實現油水分離，但是經過上述流程的處理，水中的含油量不滿足排放標準要求，因此還需要進行深度處理。

　　張海燕等以納米級TiO2半導體為光催化劑、以中壓汞燈為光源，對含油污水中油進行光催化降解處理，研究了催化劑晶體結構、粒度、用量、pH值以及與Fe或H2O2并存是對降解效果的影響：研究結果表明：納米級TiO2光催化劑具備較好的光催化降解油的活性;光催化降解油的活性與催化劑粒度、銳鈦礦型晶體結構含量成正比;油的光催化降解程度與催化劑用量多少有關，催化氧化劑的用量有一個最佳值，用量過少和過多都會使得油的光催化降解程度降低;油的降解率與污水初始pH值成反比;當TiO2與Fe針或H2O2共存時，相同光照時間條件下，油的去除率可以提高5%～16%，油去除率達98%以上。

　　石油廢水處理中COD的達標排放是環保治理的難題之一。劉春英等利用活性炭對有機污染物的吸附作用以及銅的催化作用，降低有機物分解的活化能，并利用曝氣增加污水中的溶解氧對廢水進行氧化，從而減低廢水的COD，實現排放;研究了超聲波/紫外(uS/uv)光協同催化氧化水中對廢水中氯苯酚的降解處理效果，以及超聲波聲強、飽和氣體種類、和催化劑投加量、反應溫度、溶液初始pH等因素對廢水中氯苯酚降解速率的影響;研究結果表明：US/UV協同催化氧化處理比單獨的超聲波處理、光化學處理效果好，廢水中氯苯酚的降解速率可以提高1.5至1.7倍，因此聲光聯合技術具有明顯的協同效應。

　　在油氣田鉆探過程中會產生大量的鉆井廢液，鉆井廢液經固液分離處理后產生的廢水具有高COD、高色度、高礦化度、高含油量等特點，必須進行進一步進行處理。馬文臣等采用Fenton法對鉆井廢水進行了催化氧化處理。研究結果表明：雙氧水與鐵鹽的摩爾比例、雙氧水與初始COD的摩爾比、pH值以及反應時間對廢水COD、色度的去除率都有較大的影響;經過處理后，廢水的COD去除率可達80%以上，色度去除率可達98%以上。

　　鉆井廢水是鉆井過程中產生的主要污染物之一，由于鉆井過程中加入了大量的處理劑，處理劑的種類多樣，因此使得鉆井具有復雜性、多樣性、分散性的特點，同時具有高色度、高懸浮物、高COD、穩定性高的特點。張現斌等采用混凝.催化氧化技術對鉆井廢水進行了的深度處理實驗研究。通過對鉆井廢水的混凝處理，去除了廢水中的絕大多數污染物;在催化氧化處理過程中，采用Fenton催化技術降低了鉆井廢水中cOD;結果表明，鉆井廢水經過深度處理后，色度、懸浮物、COD均有明顯的降低，，達到綜合污水排放二級標準(GB8978—1996);該技術具有工藝簡單、處理效果好的特點，能較好地適應鉆井作業的流動性和分散性。

　　2.催化氧化技術在化工廢水處理中的應用

　　韋朝海等采用Fenton試劑催化氧化、非均相催化劑(用人造石吸附硝基苯制成)，同時引入紫外光處理含硝基苯廢水;研究結果表明：Fenton反應過程中產生的鐵離子的復合物對硝基苯具有很好的選擇性，人造石吸附硝基苯并制成非均相催化劑具有較好的催化作用，引入的紫外光可以進一步降低廢水的CODc。采用此方法不僅可以提高對硝基苯的降解率，而且還能夠加快反應速率，硝基苯的降解速率可以提高4倍，由l7.48mg/(L·min)提高至71.22mg/(L·min)，反應5min的硝基苯去除率可以提高10倍，由9.74%提高至91.79%。

　　隨著鋼鐵工藝的發展，焦化廢水產生量逐漸增多。焦化廢水的組成復雜，含有酚類、多環芳烴等有機物，這些成分對生物有毒，且難降解。光催化氧化法是通過光激發半導體催化劑產生光電子和光生空穴，由此引發一系列氧化還原反應，降解有機物，從而達到降低廢水的COD指標。目前國內常用普通的生化技術處理此類廢水，但是處理后的水質色度仍然很高，并且含有大量的有機物，難降解，不能滿足排放標準。

　　許海燕等對Fenton.混凝催化氧化反應處理焦化廢水的影響因素進行實驗探索，并對實驗過程中廢水進行了紫外掃描，考察了實驗過程中的反應進程;研究結果表明：焦化廢水在Fenton試劑的催化氧化下產生了易被混凝沉降的中間產物;控制適當的溫度，在適當的酸堿度，以及適量的Fenton試劑、混凝劑的條件下，CODc的去除率能夠達到87.30%，色度的去除率達到99.45%，CODc、色度指標均滿足排放標準。

　　劉紅等以TiO2為催化劑、H2O2為氧化劑，在紫外光照射下，采用多相光催化氧化法對焦化廢水進行處理，考察了影響C0D去除率的各種因素，得出了最優工藝條件;研究結果表明：該法可以使焦化廠二沉池廢水的COD由350.3mg/L降低至53.1mg/L，COD去除率為84.8%。

　　三、結論及展望

　　催化氧化技術具有氧化能力強、氧化過程無選擇性等特點，在石油、化工廢水處理中具有良好的應用前景，但還需要通過聯合光、聲、電等深度處理技術，不斷提高各種催化氧化技術的處理效率并降低成本，因此還需要對催化氧化技術進行深入的研究，以達到處理效果與經濟成本的最優化的目的。

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