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TECHNOLOGY

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高级氧化技术——辉光裂解

Glaze于1987年首次提出,泛指反应过程有大量羟基自由基参与的氧化技术。其基础在于运用氧化剂、辐射,有时还与氧化剂结合,在反应中产生的活性极强的自由基(一般为羟基自由基·OH),再通过自由基与有机物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化,因此在废水\废气处理中的应用具有显著的效果,可以说是废水、废气处理应用中的核武器。
高级氧化技术其本质是利用羟基自由基氧化降解水相、气相中的各种污染物的化学反应。反应机理:羟基自由基·OH作为反应的中间产物,引发诱导产生链反应,·OH主要通过电子转移、亲电加成、脱氧反应等途径无选择地直接与各种有机化合物作用而将其降解为CO2、H2O和其他无害物质。羟基取代反应,羟基自由基进攻芳环上的氢,发生羟基置换反应,反应速率常数约为6*109mol·S1。由于羟基的作用,很容易生成芳环的二羟基取代物,使芳环发生邻位或间位开裂。脱氢反应,羟基自由基能直接拉出烷烃上的氢,生成水和有机自由基R,其反应速率常数约为2*109mol·s-1。生成的有机自由基R可以相互反应,也可以与水中的溶解氧反应。R-H+OH→R·+H2O,R·+O2→ROO,形成的过氧自由基(ROO·)作为一种强氧化剂,可脱去有机物上的氢原子:ROO+R-H→ROOH+R·,生成的R·自由基可以在分子上加上一个氧分子,导致自氧化的链反应能不断继续下去,直至有机物彻底氧化。电子转移反应,羟基自由基的产生以及与有机分子的反应都是由一系列复杂的链反应完成的。许多反应产物,如CO32-、HCO3-、HPO42-等与·OH发生反应。OH+CO32-→OH-+CO3-,OH+HCO3-→OH-+HCO3,OH+HPO42-→OH-+HPO4,由于反应产物不再诱发氧化剂产生羟基自由基,对羟基自由基起了掩蔽作用,链反应中止。且·OH氧化是一种物理化学过程,反应条件温和,比较容易控制,设备相对比较简单等优点,是一种有效降解废水中有机污染物的方法。
各种高级氧化技术(AOPS)的共同点是反应过程中产生活性极高的羟基自由基(·OH),其具有以下特点:
(1)氧化能力强,羟基自由基(·OH)的标准电极电势(2.8V)仅次于F2(2.87V),是一种氧化能力极强的氧化剂;
(2)反应速率常数大,羟基自由基(·OH )非常活泼,与大多数有机物反应的速率常数在106-1010mol-1·L·S-1;
(3)无选择性,与反应物浓度无关;
(4)寿命短,羟基自由基(·OH)寿命极短,在不同的环境介质中,其存在时间有一定差别,一般小于10-4s;
(5)处理效率高,不产生二次污染。同时,羟基自由基(·OH)还具有杀灭细菌、防腐保鲜的功效。
AOPs(高级氧化)法的关键是产生高度活性的羟基自由基(·OH),我们采用加氧化剂、催化剂及借助紫外光激发敏化光触媒等多种途径产生。按产生羟基自由基(·OH)的方式可分为均相、多相和有无辐射照射等多种。
H2O2 +hv → 2·OH生成的羟基自由基(·OH)是比臭氧更强的氧化剂。
H2O2/UV法:将紫外光(UV)及其他氧化剂或催化剂引入到H2O2体系中,可以提高H2O2的处理效果,其反应机理一般认为是:1分子的H2O2在紫外光(波长小于300mm)的照射下,产生2分子的羟基自由基,反应有:
H2O2+hv→2·OH
·OH+ H2O2→HO2+ H2O
H2O+ H2O2→·OH+ H2O+ O2
2HO2→H2O2+ O2
2·OH→H2O2
HO2+·OH→H2O+ O2

消毒杀菌

利用高能离子辉光光束裂解恶臭气体中细菌的分子键,破坏细菌的核酸(DNA),再通过·OH、O3进行氧化反应,彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的。
辉光裂解技术适用范围
主要用于制药、焦化、煤气、味精、化肥、养殖、垃圾渗滤液等行业的高浓度、高氨氮、含有有毒有害物质的废水处理,大大提高上述废水的可生化性,保证后续生化处理稳定运行。

辉光裂解与芬顿工艺比较

名称 辉光裂解 芬顿
药剂 敏化光触媒+氧化剂 双氧水+硫酸亚铁+酸、碱
活性 COD降解60-70% COD降解20-30%
活性 氨氮降解75-80% 不降解
适用pH 2-10 3
危废 量大
成本(按活性处理COD及氨氮降解率和原料成本计算) 0.8元/吨 1元/吨
反应后PH调整 升高6-7 不升高
对生化比的影响 提高生化比显著 提高生化比弱
色度影响 脱色 增色
处理前后是否调PH及絮凝 否,不增加盐分 是,增加盐分

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