湿式氧化技术.ppt

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1、湿式氧化技术（TechnologyofWetAirOxidation）主要内容◎湿式氧化技术及特点◎湿式氧化技术作用机理◎影响湿式氧化处理效果的主要因素◎湿式氧化工艺和设备◎湿式氧化处理技术的应用◎催化湿式氧化技术湿式氧化技术及特点1.湿式氧化法：指在高温（125-320℃）和高压（0.5-20MPa）条件下，以空气中的氧气为氧化剂，在液相体系中，将废水中的有机物氧化分解为无机物或小分子有机物的过程。相应的技术称之为湿式氧化技术（wetairoxidation，WAO）。2.WAO最初由美国的F.J.Zimmermann在1944年研究提出的，并于19

2、58年首次用于处理造纸黑液，也称齐默尔曼法。保证湿式氧化过程的必要条件——高温、高压及液相条件湿式氧化反应过程分为两个阶段：前段受氧的传质控制，后段受反应动力学控制。温度是WAO过程过程的关键影响因素，温度越高，化学反应速率越快；温度升高可以增加氧气的传质速度，减小液体的粘度。压力的主要作用是保证氧的分压维持在一定的范围内，确保液相中有较高的溶解氧浓度。液相（水）保证有机物和氧良好的混溶（均相体系的反应，不受相间传质影响）。3.湿式氧化技术的特点（与常规的处理方法相比）（1）应用范围广——几乎可以无选择地有效氧化各类高浓度有机废水，特别是毒性大、常规方

3、法难降解的废水；（2）处理效率高——在合适的温度和压力条件下，WAO的COD处理效率可达到90%以上；（3）氧化速度快——大部分的反应停留时间在30～60min以内（停留时间短）。处理装置小，占地少，结构紧凑，易于管理。（4）二次污染较少——C被转化为CO2，N被转化为NH3、NO3-、N2，卤化物和硫化物被氧化为相应的无机卤化物和硫化物，在反应过程中没有NOx、SO2、HCl、CO等有害的物质产生。（5）能耗少，可以回收能量和有用物料——系统的反应热可以用来加热进料，系统中排出的热量可以用来产生蒸汽或加热水，反应放出的气体可以用来产生机械能或电能等。

4、湿式氧化技术作用机理主要包括传质和化学反应两个过程，目前的研究结果普遍认为WAO反应属于自由基反应，通常分为三个阶段：链的引发、链的发展或传递、链的终止。（1）链的引发：反应物分子生成自由基的过程。RH+O2→R·+·HO2（RH为有机物）2RH+O2→2R·+H2O2H2O2→2·OH（2）链的发展与传递：自由基与分子相互作用，交替进行使自由基数量迅速增加的过程。RH+·OH→R·+H2OR·+O2→ROO·ROO·+RH→ROOH+R·（3）链的终止：若自由基之间相互碰撞生成稳定的分子，则链的增长过程终止。R·+R·→R-RROO·+R·→ROOR

5、ROO·+ROO·→ROH+R1COR2+O2A+O2B+O2CO2、H2O反应过程示意图大分子有机物和不稳定的中间化合物A被氧化降解，生成稳定的中间产物B，然后再被氧化为最终产物如CO2。影响湿式氧化处理效果的主要因素1.废水的反应热和空气量在湿式氧化（湿式燃烧）系统中依靠有机物被氧化所释放的氧化热来维持反应温度，单位质量被氧化物质在氧化过程中产生的热值即为燃烧值。同时，湿式氧化过程中需要消耗空气，所需空气的量由废水降解的COD值计算获得。经验公式——（1）完全去除时空气的理论需要量与废液浓度之间的关系：A=4.3COD（g空气/L废液）（2）放热量

6、：H=4.3COD×3.16=13.6COD（kJ/L废液）2.废水中有机物的结构大量研究表明：有机物氧化与物质的电荷特征和空间结构有很大的关系，不同的废水有各自的反应活化能和不同的氧化反应过程，因此湿式氧化的难易程度不同。3.温度决定性因素。反应温度低，即使延长反应时间，反应物的去除率也不会显著提高。原因：（1）温度＜100℃时，氧的溶解度随着温度的升高而降低；温度T>150℃时，有机物的溶解度随着温度的升高而增大，氧在水中的传质系数也随着温度的升高而增大；（2）温度升高使液体的粘度减小，因此温度升高有利于氧在液体中的传质和有机物氧化。温度越高，有机

7、物的氧化越完全但是，温度升高，总压力增大，动力消耗增加，且对反应器的要求越高，因此，从经济的角度考虑，应选择合适的温度，既要满足氧化的效率，又要合理地设计能量消耗等费用。4.压力系统压力的主要作用是保持反应系统内液相的存在，对氧化反应的影响并不显著。如果压力过低，大量的反应热会消耗在水的蒸发上，这样不但反应温度得不到保证，而且反应器有蒸干的危险。因此，在一定温度下，总压不应低于该温度下水的饱和蒸气压。5.废水的pH值反应体系的pH值变化的规律：先变小（中间体羧酸的积累）后略有升高（中间体的进一步氧化），温度越高，物质的转化越快，pH值的变化越剧烈。废水

8、的pH值对湿式氧化的影响有三种情况：（1）pH值越低，氧化效果越好。例：有机磷农药废水；（2）