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        氨氮工业废水处理的高级氧化技术汇总 茂名废水处理公司

        文章出处:未知发表时间:2022-04-08 13:05:12

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          氨氮是水环境中氮的主要形态,通常以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)两种方式存在,当水为碱性时以NH3为主,酸性水时以NH4+为主。氨氮的来源分自然和人为两大类。其中人为产生的氨氮主要来源于城镇生活污水,畜禽养殖、种植和水产养殖的农业污水及钢铁、炼油和化肥等工业废水,集中式污染管理设备废水也会排放一定量的氨氮。近年来,频繁发作的水华赤潮黑臭水现象,水体富营养化的加重,水库、湖泊水质的降落以及鱼虾类的大量死亡等都与氨氮的污染息息相关。另外,硝化细菌合成氨氮时会产生亚硝酸盐,而亚硝酸盐会与人体蛋白质分离构成亚硝胺的一种强致癌物质,这严重影响着人体安康。因而,如何经济有效地控制氨氮污染,使其到达国家请求的排放规范已成为环境研讨者所面临的严重应战。

         

          处置氨氮污染物的办法有很多,目前主要有生物法、吹脱法、化学沉淀法、折点氯化法、离子交流法等。但是这些氨氮工业废水处理办法都有各自的局限性,如生物法占空中积大、运转条件较苛刻,吹脱法能耗大、出水氨氮较高,化学沉淀法用药量大、本钱高,折点氯化法会产生氯胺二次污染物,离子交流法树脂用量大,再生难等。近年来,高级氧化技术(AOPs)因其能产生大量的强氧化性和无选择性的羟基自在基(·OH)而备受环境研讨者的关注。

         

          1、高级氧化技术

         

          AOPs是近30多年来环境范畴新开展起来的一项水处置技术,它主要是指在强氧化过程中产生以·OH为中心的强氧化剂,快速、无选择性、彻底的氧化环境中的各类有机和无机污染物。近几年来,遭到普遍研讨的Fenton氧化法、臭氧氧化法、催化湿式氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法、声化学氧化法、超临界水氧化法等都属于AOPs。这些办法都提及·OH反响,这是它们之间共同的特征,也是AOPs最重要的反响。只是产生·OH的方式不同,有的经过光,有的却是经过电或者超声等。·OH是一种氧化才能极强的氧化剂,其氧化复原电位达2.8eV,仅低于氟(规范氧化复原电位为3.08eV),是已知的第二强氧化剂,也是水处置中运用的最强氧化剂,且它的氧化性没有选择性,简直能与水中的任何物质发作反响。因而,AOPs的应用越来越广法。

         

          目前,AOPs处置氨氮污染物的应用研讨主要包括光催化氧化法和电化学氧化法。

         

          2、高级氧化技术处置氨氮废水的应用研讨

         

          2.1 光催化氧化法

         

          光催化氧化法处置氨氮普通是指在紫外光的激起下,半导体催化剂外表产生的电子-空穴对与吸附在催化剂外表的溶解氧和水等物质作用产生氧化性极强的·OH,从而惹起氧化一复原反响氧化合成氨氮污染物的一种办法。其中,半导体催化剂有TiO2ZnOSnO2等,而目前主要以TiO2系列催化剂处置氨氮污染物的研讨报道较多。

         

          张梦媚等采用水热法制备纳米TiO2,并用于低浓度氨氮废水的光催化降解。实验结果标明,在实验最佳条件下,NH4+-N去除率可达90%以上。实验还经过对最终产物的检测发现,反响最终产物硝态氮和亚硝态氮的含量均较低,阐明该催化剂具有良好的光催化氧化NH4+-N转化为N2的选择性。此外,该催化剂应用于生活污水的处置也有很好的效果。

         

          TiO2光催化氧化氨氮的影响要素有TiO2浓度、pH、温度和光照时间等。Eva-Maria等经过实验研讨发现温度对TiO2光催化氧化氨氮的影响不大,而溶液的pH值是对反响影响最大的要素。当溶液为酸性时,简直没有氨氮被氧化,当pH值为7.29.9时,反响6h后约有21%的氨被氧化,而当pH≥9.9时,有67%的氨氮被氧化。对产物的检测发现,随着pH值的增加,亚硝态氮的比例不时增加,而硝态氮在pH值从7.212.5变化时,比例先增大后减小,最大值呈现在pH9.8,光催化剂TiO2浓度对反响也有一定的影响,随着TiO2浓度变大,氨氮的降解率和硝酸根的生成量均增大,而亚硝酸根的生成量不时变小。

         

          很多研讨者经过对TiO2实施掺杂改性,提升了TiO2光催化氧化氨氮的效率,有的还增加了TiO2催化剂对氨氮转化为氮气的选择性。乔世俊等采用活性组分ATiO2催化剂实施处置,实验结果发现,(TiO2+A)催化剂应用于光催化氧化模仿氨氮废水较TiO2催化剂提升了24%的氨氮降解效率,氨氮降解率到达95%。刘佳等采用水解-沉淀法制得Cu/La共掺杂纳米TiO2催化剂处置废水中的氨氮,物相构造和比外表积测试结果标明,共掺杂催化剂具有较好的锐钛矿晶型,比外表积较TiO2催化剂大。还经过光催化对焦化废水中的氨氮实施降解实验标明,共掺杂催化剂光催化氧化废水中的氨氮较TiO2催化剂高10%左右。JunWang等采用Ag/Ce4+/La3+重量比为1%3%5%来改性TiO2,并用于光催化氧化氨氮废水,当反响6h后,氨氮浓度从60.4mg/L降落到2.8mg/L,而NO3--NNO2--N分别从1.3mg/L增加到8.8mg/L0mg/L增加到4.3mg/L,这标明氨氮去除率有95.3%,总氮去除率有74%

         

          对TiO2实施负载处置,可提升光催化剂的机械强度,增加光催化剂的运用寿命。载体有玻璃珠、珍珠岩、沸石、活性炭等。尚会建等应用活性炭作载体,采用溶胶-凝胶法将TiO2负载到活性炭上,制成固载型AC/TiO2光催化剂来降解废水中氨氮。发现固载型催化剂对模仿氨氮废水的处置效果好,而且催化剂机械强度大,损失减少,反复运用5次活性也不怎样变化。

         

          2.2 电化学氧化法

         

          电化学氧化法处置氨氮分两种,一种是应用电场作用,使氨氮直接在阳极板上失去电子发作氧化反响,第二种是依托电解过程中产生的强氧化性中间产物氧化氨氮,在这里分为存在Cl-和不存在Cl-两种状况,存在Cl-时去除氨氮相似于折点氯化法,不存在Cl-时主要是·OH氧化氨氮。

         

          阳极资料在电化学氧化法处置氨氮中显得至关重要,不同的阳极资料会有不同的电化学性能。Shi-LongHe等分别从直接和间接电化学氧化处置氨氮中的氨氮去除率,NO2-NO3-的产生量实施剖析,讨论不同阳极资料的循环伏安曲线,对三种商业阳极资料Ta-Ir/TiO2Rh-Ir/TiO2PbO2/TiO2用于电化学氧化法处置氨氮的电化学性能作出了评价。结果标明,PbO2/TiO2很合适解压床氨氮的直接氧化,而在PAC填料反响器中,由于PAC的存在,三个阳极直接氧化氨氮的效率类似,当反响体系中存在Cl-时,Rh-Ir/TiO2是三者中最有效的间接氧化氨氮的阳极资料。陈晨等采用自制的SnO2-C以及SnO2-Sb2O3-C作为电化学氧化阳极资料。经过循环伏安伏安曲线和阻抗测试研讨实验剖析,在氨氮氧化过程中,VulcanXC-72炭黑载体对电化学氧化阳极资料的活性有所提升,Sb的掺杂也提升了电化学氧化阳极资料的活性。研讨还标明,强碱条件下氨氮的降解效率更高。

         

          关于电化学氧化氨氮机理的研讨,大多是推断而来。为进一步明晰电化学氧化法处置氨氮的反响进程,王春荣等在最佳电解反响条件下,采用高效液相色谱对多种影响要素下的活性物质及中间产物实施了定量剖析。实验结果标明,·OH量随电流密度的增加而增加,Cl-的存在和碱性条件都不利于·OH的产生,在Cl-存在条件下,氨氮的去处主要是Cl-参与的相似折点氯化法的间接氧化,溶液pH尽量坚持在中性或酸性条件,以及电流密度最好大些,由于这样产生的NO2-和氯胺有害副产物就能更少。

         

          电化学氧化法处置氨氮也有传统的二维电极电化学氧化法和新型的三维电极法之分,三维电极法较二维电极法有较高的面体比和电流效率,且时空产率更大,因而,近年来三维电极电化学氧化法处置氨氮成为了电化学氧化法处置氨氮的研讨热点。

         

          丁晶等对二维和三维电极电化学氧化处置氨氮实施了比照。研讨发现,二维电极电化学氧化氨氮去除率与电解时间成正比,而三维电极处置氨氮是在多种物理化学过程协同作用下实施的,其氨氮降解率和电流效率都更高。穆甜等应用自制的三维电极氧化安装对氨氮废水实施处置,调查三维电极法处置氨氮的各个影响要素,包括电解时间、电解电压、Cl-浓度和pH值,并对氨氮的主要去除途径和氧化机理实施了剖析。结果标明,在一定范围内,三维电极对氨氮的去处率与电解电压、电解时间和电解质浓度都成正比,而pH是在中性条件下最佳,三维电极法同二维电极法一样,去除氨氮的途径都是经过游离氨(NH3)在阳极上的直接氧化或Cl-存在时相似折点氯化法的与NH4+发作间接氧化。三维电极法对低浓度和高浓度的氨氮都有很好的去处效果。郑贝贝等运用三维电极法对高浓度氨氮(2200mg/L)废水实施处置后,出水NH4+-N<15mg/L,到达《污水综合排放规范》(GB8978-1996)中的一级规范。郑宗明等在一定条件下,采用三维电极法处置氨氮浓度为50mg/L的模仿废水,氨氮去除率可达74.17%

         

          3、结论与瞻望

         

          AOPs是新兴的一种水处置技术,因其高效、适用性广、氧化降解彻底等优点而逐步研讨应用于氨氮的降解。在AOPs降解氨氮研讨中,光催化氧化法、电化学氧化法更为普遍。但由于AOPs的本钱缺陷,大多都是实施的实验室研讨,在工程应用上的研讨较少。因而在后续的探究研讨中应从本钱控制上加大AOPs在工程应用上处置氨氮研讨的力度。另外,在大多研讨成果中,·OH很容易将氨氮氧化为NO2-NO3-,因而后面应深化剖析中间及最终产物并控制恰当要素或参加最佳催化剂以减少NO2-NO3-的产生,使AOPs降解氨氮最大化的转化为N2

         


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