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臭氧催化劑應(yīng)用領(lǐng)域與案例分析

2024-10-10 14:36:37
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臭氧高級(jí)氧化技術(shù)在水處理中扮演著重要角色,它通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基來分解水中的有機(jī)污染物。然而,單獨(dú)使用臭氧時(shí),其氧化能力受到限制,因?yàn)槌粞醯闹苯臃磻?yīng)速率較慢,且臭氧在水中的溶解度和穩(wěn)定性不高。因此,引入非均相臭氧催化劑變得十分必要。這些催化劑能夠提高臭氧的分解效率,從而增強(qiáng)氧化過程。
碳基臭氧催化劑介紹
科力邇碳基臭氧催化劑(KHC-PC1001)
碳基材料廣泛存在于自然界中,大多通過煤、生物質(zhì)等燃料熱解產(chǎn)生。在煤炭或生物質(zhì)熱解過程中揮發(fā)分的釋放導(dǎo)致其內(nèi)含大量孔隙結(jié)構(gòu),燃料中包含的大分子經(jīng)過一次反應(yīng)斷鍵形成多種中間產(chǎn)物,這些中間產(chǎn)物經(jīng)過二次反應(yīng)生成最終產(chǎn)物。碳基材料表面一般含有豐富的含氧官能團(tuán),同金屬基催化材料相比,碳基催化材料成本相對(duì)較低,具有較好比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),具有優(yōu)良的吸附能力。同時(shí),其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積能夠?yàn)榛钚源呋M分的負(fù)載提供空間和表面支撐。
科力邇選用碘值1100以上,比表面積1400m2/g的活性炭為基質(zhì)制備出一種高活性的非均相臭氧催化劑——KHC-PC1001,其微觀結(jié)構(gòu)如下圖所示。其具有的高比表面積為催化反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn),在多種化學(xué)環(huán)境下都表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,這使得該型碳基臭氧催化劑在酸、堿和有機(jī)溶劑中都能保持較好的催化性能。碳基臭氧催化劑還具有優(yōu)異的電子傳輸能力,這有助于加速催化反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移過程,同時(shí)碳基臭氧催化劑毒性較低,且材料來源廣泛,易于回收利用,符合綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的要求。
應(yīng)用領(lǐng)域與案例分析
1)含油污水(油田采出水,壓濾返排液、罐區(qū)切水、乳化酸性水)
具有優(yōu)良的吸附性能,可吸附廢水中的分散油、乳化油和溶解油。再利用其優(yōu)越的臭氧催化性能可快速分解富集在催化劑表面的有機(jī)物,實(shí)現(xiàn)污水廠含油廢水的深度處理。例如科力邇利用碳基臭氧催化劑處理新疆某石化含油廢水,該含油廢水先經(jīng)隔油、氣浮和生物處理,再用碳基臭氧催化劑進(jìn)行深度處理。再臭氧投加量為100 ppm時(shí),原水COD為180 mg/L,出水COD僅為23 mg/L,COD去除率超過90%;進(jìn)水含油量35 ppm,出水含油量2.3 ppm。除此之外廢水的含酚量從0.1 mg/L降至0.005 mg/L,含氰量從0.19 mg/L降至0.048 mg/L,COD從85 mg/L 降至18 mg/L。處理前后的水樣圖如下圖所示。
碳基臭氧催化劑對(duì)油的吸附容量有限(一般為30~80 mg/g)),通常用作含油廢水多級(jí)處理的最后一級(jí)處理,出水含油質(zhì)量濃度可降至0.1~0.2 mg/L ,以達(dá)到深度凈化的目的。

科力邇

KHC-PC1001處理新疆某石化廢水的效果對(duì)比(左進(jìn)水,右出水)

2)垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是在垃圾堆放和填埋過程中,由于微生物自身降解、雨雪沖刷等產(chǎn)生的黑棕色液體,具有有機(jī)物含量多、毒性大、異味大、地區(qū)差異大、難降解等特點(diǎn),是一類成分復(fù)雜,難以生化降解的廢水??屏兛萍脊踞槍?duì)垃圾滲濾液處理所研發(fā)的CDOF(Cyclonic Dissolved Ozone Flotation Unit)專利技術(shù),裝置內(nèi)填充80%的KHC-PC1001,其反應(yīng)原理是臭氧通入水中產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的·OH,將垃圾滲濾液中難降解的大分子有機(jī)物氧化為易降解的小分子有機(jī)物,甚至礦化為CO2和H2O。CDOF具有反應(yīng)速率快,設(shè)備簡(jiǎn)單、便于操作、無二次污染等優(yōu)勢(shì),在垃圾滲濾液處理領(lǐng)域具有廣泛前景。

科力邇?nèi)炕に囂幚碚憬忱盥駡?chǎng)老齡垃圾滲濾液,處理效果令人滿意,該工藝對(duì)垃圾滲濾液的COD去除率超過80%,臭氧投加比僅為1.2左右,水質(zhì)指標(biāo)改善較大,處理前后水樣對(duì)比明顯。經(jīng)過氧化處理后的濃縮液再回到污水廠的生化池處理,避免了污染物在污水系統(tǒng)中循環(huán)導(dǎo)致污水系統(tǒng)持續(xù)惡化的局面。該工藝處理深圳某垃圾滲濾液效果同樣喜人,其處理前后對(duì)比如下圖所示,進(jìn)水COD約1500mg/L,經(jīng)KHC-PC1001臭氧催化氧化工藝,20min出水400mg/L,40 min出水江COD降至200mg/L一下,廢水B/C從0.22提升至0.37。同時(shí),該技術(shù)不僅達(dá)到了全量化處理,還使污水廠運(yùn)行更加穩(wěn)定,也大幅降低了濃縮液處理成本。

科力邇

KHC-PC1001處理浙江某垃圾滲濾液前后對(duì)比(原水;出水)

科力邇

KHC-PC1001處理深圳某垃圾滲濾液前后對(duì)比(原水;20min出水;40min出水)

3)染料廢水

染料廢水成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大、色度深、濃度大,處理困難。處理方法主要有氧化、吸附、膜分離、絮凝、生物降解等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),其中活性炭能有效地去除廢水的色度和COD?;钚蕴刻幚砣玖蠌U水在國(guó)內(nèi)外都有研究,但大多數(shù)是和其它工藝耦合,碳基臭氧催化劑對(duì)染料廢水有良好的脫色效果。染料廢水的脫色率隨溫度的升高而增加,而pH值對(duì)染料廢水的脫色效果沒有太大的影響。在最佳氧化工藝條件下,酸性品紅、堿性品紅廢水的脫色率均>97%,出水的色度稀釋倍數(shù)≤50倍,COD<50 mg/L,達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

科力邇使用KHC-PC1001臭氧氧化工藝處理某工廠混合染料廢水以及亞甲基藍(lán)廢水,其效果圖如下圖所示,混合染料廢水中包括亞甲基藍(lán)、甲基紅、甲基橙、羅丹明等多種染料,色度>10000,TOC超過2000mg/L,經(jīng)臭氧催化氧化處理后,臭氧投加量為200ppm時(shí),脫色率超過99.9%,礦化率超過45%;亞甲基藍(lán)廢水色度>1000,TOC>500mg/L,在臭氧投加量為100ppm時(shí),脫色率超過99.9%,礦化率超過47%。

科力邇

KHC-PC1001處理混合偶氮染料廢水、亞甲基藍(lán)染料廢水效果圖

科力邇碳基臭氧催化劑,獨(dú)特的制備工藝,確保了催化劑表面擁有極高的活性位點(diǎn)密度,從而顯著提升了催化效率。此外,科力邇還注重催化劑的穩(wěn)定性與耐用性,通過特殊的表面處理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),有效延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命,降低了用戶的使用成本。

與市面上的其他臭氧催化劑相比,科力邇碳基臭氧催化劑展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。在催化效率方面,科力邇產(chǎn)品能夠更快、更徹底地完成臭氧的生成與分解,為用戶帶來更高的生產(chǎn)效率與更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量。在環(huán)保性能方面,科力邇催化劑在催化過程中幾乎不產(chǎn)生任何有害物質(zhì),真正實(shí)現(xiàn)了綠色、環(huán)保的生產(chǎn)理念。

綜上所述,科力邇碳基臭氧催化劑催化效率高、環(huán)保性能優(yōu)秀,具有良好的應(yīng)用前景。


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