广州新能源水处理高浓度难生化降解水处理新技术

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1、高浓度难生化降解水处理新技术——氧化絮凝复合床技术（Oxido-FloculationReactor，简称OFR）有机污染物种类繁多，不少难于生化降解，尤其“三致”有机污染物，由于在水体中浓度低至10—9级对人类健康危害仍很大，因此对于这类毒性大，浓度高且难于生化降解的有机废水处理已是当前世界水处理领域的热点。80年代末，随着有机电化学理论研究的深入，证实不少有机物的氧化还原、加成或分解都可在电极上进行，是去除水中有机污染物很有发展潜力的新方法，并被誉为“清洁处理法”，对一些成份复杂、生物难降解的有机废水，用生物

2、法或一般物理化学方法难于奏效，而电解法则有可能获得较好的结果。比较国内外有机废水众多的处理技术，从经济和技术统一的观点考虑，认为电解法和催化氧化法均有巨大的潜力。因此，从三维电极的基本原理出发，巧妙配以催化氧化技术，构成一种新的很具特式的氧化絮凝复合床水处理技术。这种充分利用一些已有的原理和技术进行“巧妙的组合”达到1+1>2的目的，以求获得更佳效果的方法也是当前学术和工业领域的新思想。这种新技术是根据水中需要去除污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料、催化剂（或催化手段）及一些

3、辅助剂、组成去除某种或某一类有机或无机污染物最佳复合填充材料作为粒子电极，将它们置于结构为方型或圆型的复合床内，当需要处理的废水流经氧化絮凝复合床装置时，在一定的操作条件下，装置内便会产生一定数量的羟基自由基和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会产生诸如催化氧化分解、混凝、吸附、络合、置换等作用，使废水中的污染物迅速被去除。1、羟基自由基（·OH）产生的方法及其检测羟基自由基如下表所示，其标准电极电位仅次于F2+2H+/2HF，比O3+2H+/H2O+O2还要高，因此是极强的氧化剂。表几种氧化剂的电极电位氧化剂

4、氧化还原反应标准电极电位MnO2MnO2(s)+4H++2e-=Mn2++2H2O21.23Cl2Cl(g)+2e-=2Cl-1.36ClO2ClO2+2e-=Cl-+O21.50H2O2H2O2+2H++2e-=2H2O1.77O3O3+2H++2e-=H2O+O22.07·OHF2·OH+H++2e-=H2OF2(g)+2H++2e-=2HF2.803.06羟基自由基产生的方法有很多种，比较常用的是Fenton试剂，即利用下述反应产生·OH，在pH<3.5时，·OH自由基生成速率最大。Fe2++H2O2→Fe

5、3++·OH+OH-Fe2++·OH→Fe3++OH-Fe3++H2O2→Fe2++H2O+H+H2O+H2O2→O2+H2O+·OH此外，UV（紫外光）/H2O2，UV/O3，UV/H2O2/O3,UV/TiO2光催化氧化系统，高温（150～350℃）高压（0.5～20Mpa）下的湿式氧化，超临界水氧化，超声波等技术，均会产生·4OH自由基。这些方法其设备或运行费用都很高，一般企业都难以接受。为降低设备投资及运转费用，我们研究以电能作激发能（脉冲电源），以无机物作引发，利用空气中O2，通过下述的化学反应机制生成

6、初生态的H2O2，再进一步分解生成羟基自由基（·OH）（1）H2O2的生成：O2＋e－®•O2－（1）或•O2－＋H＋®HO2•（2）•O2－＋HO2•®O2＋HO2－（4）2HO2•®H2O2＋O2（3）HO2－＋H＋®H2O2（5）（2）•OH的生成：H2O2＋e－®OH－＋•OH（6）或H2O2＋Fe2＋®Fe3＋＋OH－＋•OH（7）由于•OH自由基的寿命很短，不能直接测出其自旋捕获电子顺磁共振（ESR）信号。5,5-二甲基-1-吡咯啉-氮-氧化物（DMPO）是常用的·OH自由基捕获剂，它与·OH自由基作

7、用生成自旋加合物氮氧自由基DMPO-OH，其反应如下：DMPO-OH的ESR谱图为4重峰，（如图1所示）中间两重峰高，边上两重峰低。其强度比为1：2：2：1，g值（自由基张量）为2.0051。我们利用Fenton试剂（H2O2+FeSO4）找到最佳检测条件：中心磁场3360G，调制辐度100，功率10mW，时间常数0.35，放大倍数1000，捕获时间3-7mim，捕获浓度4.0×10-3～6.0×10-3mol/L，在实验装置反应后10min，立即取样在上述条件下检测。图1复合床DMPO—OH的ESR谱图我们检测

8、了在各种不同反应条件下的初生态H2O2的浓度（如表1所示），并通过上述ESR法证实了·OH的存在。我们提出的这种·OH自由基产生的方法实践证明具有设备简单，投资省，效果稳定可靠，运行费用低，易于推广应用等优点。我们把拥有自主知识产权的产生·OH自由基的三维电极装置命名为氧化絮凝复合床，其作用原理是：根据废水中需要去除的污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒而廉