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臭氧催化劑應用領域與案例分析

2024-10-10 14:36:37
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臭氧高級氧化技術在水處理中扮演著重要角色,它通過產生強氧化性的羥基自由基來分解水中的有機污染物。然而,單獨使用臭氧時,其氧化能力受到限制,因為臭氧的直接反應速率較慢,且臭氧在水中的溶解度和穩定性不高。因此,引入非均相臭氧催化劑變得十分必要。這些催化劑能夠提高臭氧的分解效率,從而增強氧化過程。
碳基臭氧催化劑介紹
科力邇碳基臭氧催化劑(KHC-PC1001)
碳基材料廣泛存在于自然界中,大多通過煤、生物質等燃料熱解產生。在煤炭或生物質熱解過程中揮發分的釋放導致其內含大量孔隙結構,燃料中包含的大分子經過一次反應斷鍵形成多種中間產物,這些中間產物經過二次反應生成最終產物。碳基材料表面一般含有豐富的含氧官能團,同金屬基催化材料相比,碳基催化材料成本相對較低,具有較好比表面積、發達的孔隙結構,具有優良的吸附能力。同時,其發達的孔隙結構和高比表面積能夠為活性催化組分的負載提供空間和表面支撐。
科力邇選用碘值1100以上,比表面積1400m2/g的活性炭為基質制備出一種高活性的非均相臭氧催化劑——KHC-PC1001,其微觀結構如下圖所示。其具有的高比表面積為催化反應提供了更多的活性位點,在多種化學環境下都表現出良好的穩定性,這使得該型碳基臭氧催化劑在酸、堿和有機溶劑中都能保持較好的催化性能。碳基臭氧催化劑還具有優異的電子傳輸能力,這有助于加速催化反應中的電子轉移過程,同時碳基臭氧催化劑毒性較低,且材料來源廣泛,易于回收利用,符合綠色化學和可持續發展的要求。
應用領域與案例分析
1)含油污水(油田采出水,壓濾返排液、罐區切水、乳化酸性水)
具有優良的吸附性能,可吸附廢水中的分散油、乳化油和溶解油。再利用其優越的臭氧催化性能可快速分解富集在催化劑表面的有機物,實現污水廠含油廢水的深度處理。例如科力邇利用碳基臭氧催化劑處理新疆某石化含油廢水,該含油廢水先經隔油、氣浮和生物處理,再用碳基臭氧催化劑進行深度處理。再臭氧投加量為100 ppm時,原水COD為180 mg/L,出水COD僅為23 mg/L,COD去除率超過90%;進水含油量35 ppm,出水含油量2.3 ppm。除此之外廢水的含酚量從0.1 mg/L降至0.005 mg/L,含氰量從0.19 mg/L降至0.048 mg/L,COD從85 mg/L 降至18 mg/L。處理前后的水樣圖如下圖所示。
碳基臭氧催化劑對油的吸附容量有限(一般為30~80 mg/g)),通常用作含油廢水多級處理的最后一級處理,出水含油質量濃度可降至0.1~0.2 mg/L ,以達到深度凈化的目的。

科力邇

KHC-PC1001處理新疆某石化廢水的效果對比(左進水,右出水)

2)垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是在垃圾堆放和填埋過程中,由于微生物自身降解、雨雪沖刷等產生的黑棕色液體,具有有機物含量多、毒性大、異味大、地區差異大、難降解等特點,是一類成分復雜,難以生化降解的廢水。科力邇科技公司針對垃圾滲濾液處理所研發的CDOF(Cyclonic Dissolved Ozone Flotation Unit)專利技術,裝置內填充80%的KHC-PC1001,其反應原理是臭氧通入水中產生具有強氧化性的·OH,將垃圾滲濾液中難降解的大分子有機物氧化為易降解的小分子有機物,甚至礦化為CO2和H2O。CDOF具有反應速率快,設備簡單、便于操作、無二次污染等優勢,在垃圾滲濾液處理領域具有廣泛前景。

科力邇全量化工藝處理浙江某垃圾填埋場老齡垃圾滲濾液,處理效果令人滿意,該工藝對垃圾滲濾液的COD去除率超過80%,臭氧投加比僅為1.2左右,水質指標改善較大,處理前后水樣對比明顯。經過氧化處理后的濃縮液再回到污水廠的生化池處理,避免了污染物在污水系統中循環導致污水系統持續惡化的局面。該工藝處理深圳某垃圾滲濾液效果同樣喜人,其處理前后對比如下圖所示,進水COD約1500mg/L,經KHC-PC1001臭氧催化氧化工藝,20min出水400mg/L,40 min出水江COD降至200mg/L一下,廢水B/C從0.22提升至0.37。同時,該技術不僅達到了全量化處理,還使污水廠運行更加穩定,也大幅降低了濃縮液處理成本。

科力邇

KHC-PC1001處理浙江某垃圾滲濾液前后對比(原水;出水)

科力邇

KHC-PC1001處理深圳某垃圾滲濾液前后對比(原水;20min出水;40min出水)

3)染料廢水

染料廢水成分復雜、水質變化大、色度深、濃度大,處理困難。處理方法主要有氧化、吸附、膜分離、絮凝、生物降解等。這些方法各有優缺點,其中活性炭能有效地去除廢水的色度和COD?;钚蕴刻幚砣玖蠌U水在國內外都有研究,但大多數是和其它工藝耦合,碳基臭氧催化劑對染料廢水有良好的脫色效果。染料廢水的脫色率隨溫度的升高而增加,而pH值對染料廢水的脫色效果沒有太大的影響。在最佳氧化工藝條件下,酸性品紅、堿性品紅廢水的脫色率均>97%,出水的色度稀釋倍數≤50倍,COD<50 mg/L,達到國家一級排放標準。

科力邇使用KHC-PC1001臭氧氧化工藝處理某工廠混合染料廢水以及亞甲基藍廢水,其效果圖如下圖所示,混合染料廢水中包括亞甲基藍、甲基紅、甲基橙、羅丹明等多種染料,色度>10000,TOC超過2000mg/L,經臭氧催化氧化處理后,臭氧投加量為200ppm時,脫色率超過99.9%,礦化率超過45%;亞甲基藍廢水色度>1000,TOC>500mg/L,在臭氧投加量為100ppm時,脫色率超過99.9%,礦化率超過47%。

科力邇

KHC-PC1001處理混合偶氮染料廢水、亞甲基藍染料廢水效果圖

科力邇碳基臭氧催化劑,獨特的制備工藝,確保了催化劑表面擁有極高的活性位點密度,從而顯著提升了催化效率。此外,科力邇還注重催化劑的穩定性與耐用性,通過特殊的表面處理與結構設計,有效延長了催化劑的使用壽命,降低了用戶的使用成本。

與市面上的其他臭氧催化劑相比,科力邇碳基臭氧催化劑展現出了顯著的優勢。在催化效率方面,科力邇產品能夠更快、更徹底地完成臭氧的生成與分解,為用戶帶來更高的生產效率與更優質的產品質量。在環保性能方面,科力邇催化劑在催化過程中幾乎不產生任何有害物質,真正實現了綠色、環保的生產理念。

綜上所述,科力邇碳基臭氧催化劑催化效率高、環保性能優秀,具有良好的應用前景。


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