臭氧催化剂应用领域与案例分析

2024-10-10 14:36:37
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臭氧高级氧化技术在水处理中扮演着重要角色,它通过产生强氧化性的羟基自由基来分解水中的有机污染物。然而,单独使用臭氧时,其氧化能力受到限制,因为臭氧的直接反应速率较慢,且臭氧在水中的溶解度和稳定性不高。因此,引入非均相臭氧催化剂变得十分必要。这些催化剂能够提高臭氧的分解效率,从而增强氧化过程。
碳基臭氧催化剂介绍
科力迩碳基臭氧催化剂(KHC-PC1001)
碳基材料广泛存在于自然界中,大多通过煤、生物质等燃料热解产生。在煤炭或生物质热解过程中挥发分的释放导致其内含大量孔隙结构,燃料中包含的大分子经过一次反应断键形成多种中间产物,这些中间产物经过二次反应生成最终产物。碳基材料表面一般含有丰富的含氧官能团,同金属基催化材料相比,碳基催化材料成本相对较低,具有较好比表面积、发达的孔隙结构,具有优良的吸附能力。同时,其发达的孔隙结构和高比表面积能够为活性催化组分的负载提供空间和表面支撑。
科力迩选用碘值1100以上,比表面积1400m2/g的活性炭为基质制备出一种高活性的非均相臭氧催化剂——KHC-PC1001,其微观结构如下图所示。其具有的高比表面积为催化反应提供了更多的活性位点,在多种化学环境下都表现出良好的稳定性,这使得该型碳基臭氧催化剂在酸、碱和有机溶剂中都能保持较好的催化性能。碳基臭氧催化剂还具有优异的电子传输能力,这有助于加速催化反应中的电子转移过程,同时碳基臭氧催化剂毒性较低,且材料来源广泛,易于回收利用,符合绿色化学和可持续发展的要求。
应用领域与案例分析
1)含油污水(油田采出水,压滤返排液、罐区切水、乳化酸性水)
具有优良的吸附性能,可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油。再利用其优越的臭氧催化性能可快速分解富集在催化剂表面的有机物,实现污水厂含油废水的深度处理。例如科力迩利用碳基臭氧催化剂处理新疆某石化含油废水,该含油废水先经隔油、气浮和生物处理,再用碳基臭氧催化剂进行深度处理。再臭氧投加量为100 ppm时,原水COD为180 mg/L,出水COD仅为23 mg/L,COD去除率超过90%;进水含油量35 ppm,出水含油量2.3 ppm。除此之外废水的含酚量从0.1 mg/L降至0.005 mg/L,含氰量从0.19 mg/L降至0.048 mg/L,COD从85 mg/L 降至18 mg/L。处理前后的水样图如下图所示。
碳基臭氧催化剂对油的吸附容量有限(一般为30~80 mg/g)),通常用作含油废水多级处理的最后一级处理,出水含油质量浓度可降至0.1~0.2 mg/L ,以达到深度净化的目的。

科力迩

KHC-PC1001处理新疆某石化废水的效果对比(左进水,右出水)

2)垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是在垃圾堆放和填埋过程中,由于微生物自身降解、雨雪冲刷等产生的黑棕色液体,具有有机物含量多、毒性大、异味大、地区差异大、难降解等特点,是一类成分复杂,难以生化降解的废水。科力迩科技公司针对垃圾渗滤液处理所研发的CDOF(Cyclonic Dissolved Ozone Flotation Unit)专利技术,装置内填充80%的KHC-PC1001,其反应原理是臭氧通入水中产生具有强氧化性的·OH,将垃圾渗滤液中难降解的大分子有机物氧化为易降解的小分子有机物,甚至矿化为CO2和H2O。CDOF具有反应速率快,设备简单、便于操作、无二次污染等优势,在垃圾渗滤液处理领域具有广泛前景。

科力迩全量化工艺处理浙江某垃圾填埋场老龄垃圾渗滤液,处理效果令人满意,该工艺对垃圾渗滤液的COD去除率超过80%,臭氧投加比仅为1.2左右,水质指标改善较大,处理前后水样对比明显。经过氧化处理后的浓缩液再回到污水厂的生化池处理,避免了污染物在污水系统中循环导致污水系统持续恶化的局面。该工艺处理深圳某垃圾渗滤液效果同样喜人,其处理前后对比如下图所示,进水COD约1500mg/L,经KHC-PC1001臭氧催化氧化工艺,20min出水400mg/L,40 min出水江COD降至200mg/L一下,废水B/C从0.22提升至0.37。同时,该技术不仅达到了全量化处理,还使污水厂运行更加稳定,也大幅降低了浓缩液处理成本。

科力迩

KHC-PC1001处理浙江某垃圾渗滤液前后对比(原水;出水)

科力迩

KHC-PC1001处理深圳某垃圾渗滤液前后对比(原水;20min出水;40min出水)

3)染料废水

染料废水成分复杂、水质变化大、色度深、浓度大,处理困难。处理方法主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等。这些方法各有优缺点,其中活性炭能有效地去除废水的色度和COD。活性炭处理染料废水在国内外都有研究,但大多数是和其它工艺耦合,碳基臭氧催化剂对染料废水有良好的脱色效果。染料废水的脱色率随温度的升高而增加,而pH值对染料废水的脱色效果没有太大的影响。在最佳氧化工艺条件下,酸性品红、碱性品红废水的脱色率均>97%,出水的色度稀释倍数≤50倍,COD<50 mg/L,达到国家一级排放标准。

科力迩使用KHC-PC1001臭氧氧化工艺处理某工厂混合染料废水以及亚甲基蓝废水,其效果图如下图所示,混合染料废水中包括亚甲基蓝、甲基红、甲基橙、罗丹明等多种染料,色度>10000,TOC超过2000mg/L,经臭氧催化氧化处理后,臭氧投加量为200ppm时,脱色率超过99.9%,矿化率超过45%;亚甲基蓝废水色度>1000,TOC>500mg/L,在臭氧投加量为100ppm时,脱色率超过99.9%,矿化率超过47%。

科力迩

KHC-PC1001处理混合偶氮染料废水、亚甲基蓝染料废水效果图

科力迩碳基臭氧催化剂,独特的制备工艺,确保了催化剂表面拥有极高的活性位点密度,从而显著提升了催化效率。此外,科力迩还注重催化剂的稳定性与耐用性,通过特殊的表面处理与结构设计,有效延长了催化剂的使用寿命,降低了用户的使用成本。

与市面上的其他臭氧催化剂相比,科力迩碳基臭氧催化剂展现出了显著的优势。在催化效率方面,科力迩产品能够更快、更彻底地完成臭氧的生成与分解,为用户带来更高的生产效率与更优质的产品质量。在环保性能方面,科力迩催化剂在催化过程中几乎不产生任何有害物质,真正实现了绿色、环保的生产理念。

综上所述,科力迩碳基臭氧催化剂催化效率高、环保性能优秀,具有良好的应用前景。


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