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造纸行业中废水处理相关问题探讨_造纸废水-论文网

时间:2014-01-09  作者:刘伟
其最大的特点是:使用范围广、处理效率高、反应速度快、二次污染小、可回收能量及有用物质。

4.1.1光催化氧化机理及研究进展

光催化氧化(非均相)是以n型半导体作催化剂的氧化过程,当催化剂受到紫外光照射时,表面的价带电子就会被激发到导带上,同时在价带产生空穴,形成电子-空穴对。这些电子和空穴迁移到粒子表面后,由于空穴有很强的氧化能力,使水在半导体表面失去电子生成氧化能力极强的羟基自由基,羟基自由基再与水中有机污染物发生氧化反应,最终生成二氧化碳和水及无机盐等物质,从而使废水得到净化。光催化氧化法是造纸废水处理的又一新思路。

4.1.2湿式氧化法的机理及研究进展

湿式氧化法是在高温(150~350℃)高压(5~20MPa)下用氧气或空气作为氧化剂,氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物使之生成二氧化碳和水的一种处理方法。

我国用湿式氧化处理造纸等废水的研究也取得了一定的进展。云南省对从日本大阪煤气公司引进的小型试验装置进行技术改造,已经完成了技术工业化国产设计,其实际应用指日可待。

4.1.3超临界水氧化法的机理及研究进展

超临界水氧化技术(SCWO)是20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。在超临界的状态下水成为非极性有机物和氧的良好溶剂,这样有机物的氧化反应就可以在富氧的均一相中进行,不受相间转移的限制而使废水中所含的有机物被氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。同时较高的温度也使反应速度加快,甚至几秒内就能完成对大部分有机物的破坏。

近20年来,超临界水氧化技术已在欧、美、日等发达国家受到广泛重视和深入研究。超临界水处理有机废物有氧化和萃取两种类型。氧化法能对含酚废水、含二恶英类物质的造纸厂废水给以深度处理,使废水循环使用不排污。如果超临界水氧化法处理造纸废水能实现工业化,将会根本缓解我国中小造纸废水的处理压力。

4.1.4其他高级氧化技术

为了处理造纸等工业废水,人们还开发了许多新的氧化技术,如电催化氧化、微波、超声波、高能电子辐射、高压脉冲放电等。这些技术是利用不同的物理化学方法使有机物失去电子被氧化生成二氧化碳和水,从而达到消除污染的作用。这些技术已取得一定的研究成果,但其机理还有待深入研究。周姗等认为其机理可能是几种氧化技术的综合,比如超声波可能是有机污染物同时通过羟基氧化、泡内燃烧、超临界水氧化等3种途径进行降解。高级氧化法的处理效果是显而易见的。不过高级氧化技术对设备的要求比较高(耐高温、高压),对催化剂的选用与回收问题等也需要进一步深入探讨和解决。因此,今后工作重点将是对催化剂的筛选及温和的反应条件的探求。

4.2膜分离法

液膜法是1968年由美国科学家黎念之博士首先提出的一种新型膜分离技术。最早用于海水和苦咸水的淡化,其后,随着膜分离技术的不断发展和新型膜材料的开发研制,膜价格不断下降,使膜分离技术在水处理领域得到广泛应用,工业废水和生活污水的处理及饮用纯净水的制备等方面均有报导。

液膜分离技术和溶剂萃取过程相似,由萃取和反萃取两个过程构成。在液膜分离过程中,萃取和反萃取是同时进行、一步完成的。液膜分离技术按照构型和操作方式的不同,主要分为支撑液膜和乳化液膜两种。

4.2.1液膜法的技术原理

液膜分离是待分离物质由连续相(外相)经膜相向内包相传递的过程,其分离机理可分为选择性渗透、化学反应、萃取和吸附等3种。选择性渗透是利用不同物质在膜相溶解度和渗透速率的不同而完成分离的过程。化学反应可分为滴内反应和膜相反应两类。滴内反应是待分离的溶质首先渗透到膜相,然后在膜相内侧与内包相试剂发生滴内反应生成不溶于膜相的物质,从而达到分离的目的。它可以最大限度地保证液膜两侧的浓度梯度以促进传输,故也称I型促进迁移。膜相反应是使流动载体和被迁移物质之间发生选择性可逆反应,料液中的组分与膜相载体反应生成中间产物,这种中间产物扩散到膜相的另一侧与内包相试剂反应生成不溶于膜相的物质,并使溶质重新还原而释放。这种反应极大地提高了渗透溶质在液膜中的有效溶解度,增大了膜内浓度梯度,提高了传质效率,也称为Ⅱ型促进迁移。伴有化学反应的液膜分离过程可明显提高过程的传质推动力和传质效率。萃取和吸附是料液中悬浮物为膜相吸附或有机物为膜相萃取,从而达到分离的目的。液膜分离的机理是十分复杂的,有时可能呈现几种分离机理的联合作用。

4.2.2液膜法处理造纸废水的研究进展

液膜分离法作为一种高效、快速和节能的新型分离技术,已被广泛用于化工、医药、生物工程、湿法冶金及环境保护等方面。乳化液膜已经成功地用于处理含酚废水、浓缩稀土金属、提取废水中的重金属离子等,它的研究领域还在不断扩大。

高级氧化技术和液膜法在造纸废水处理中的应用为造纸废水处理开辟了新途径。但是,要使这些技术工业化还存在一些亟待解决的问题,如高级氧化法对设备的要求及催化剂的回收等、液膜法中的膜的稳定性及破乳问题等。

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