国内外废水处理催化剂研究进展及发展趋势

国内外废水处理催化剂研究进展及发展趋势西北有色金属研究院报告人：杨乔森教授（湿式氧化催化剂国家标准起草者）电话：[phone]汇报重点汇报重点-6大废水催化剂氧化技术解决方法本工作研究的废水预处理方法序号研究预处理技术适用范围1焚烧高浓度有机废水（COD≥10万mg/L）2湿式催化氧化中高浓度有机废水（1万≤COD≤10万mg/L）3催化双氧水氧化中低浓度有机废水（100≤COD≤10000mg/L）4臭氧催化氧化低浓度有机废水（COD≤150mg/L）5电催化氧化（二维与三维）中低浓度有机废水（100≤COD≤20000mg/L6电絮凝与电气浮中低浓度有机废水（100≤COD≤20000mg/L）7芬顿铁碳微电解中低浓度有机废水（100≤COD≤20000mg/L）8混凝沉淀大分子有机污染物9活性炭或树脂吸附不溶污染物10三效蒸发高含盐废水11生化水解无生物毒性有机废水处理方法本工作研究的废水深度处理方法序号研究深度处理技术深度处理效果1臭氧催化氧化（COD≤80mg/L）1催化双氧水氧化（COD≤80mg/L）2芬顿氧化（COD≤80mg/L）3电催化氧化（二维与三维）（COD≤50mg/L）4吸附（活性炭与树脂）（COD≤40mg/L）5渗透反渗透（COD≤10mg/L）6电絮凝与电气浮（COD≤30mg/L）7暴气生物滤池（COD≤25mg/L）8生化混凝沉淀（COD≤25mg/L）9砂滤（COD≤25mg/L）国家标准本工作主持起草四项贵金属催化剂国家标准《钯催化剂活性试验方法》标准名称：钯催化剂《铂催化剂活性试验方法》标准名称：铂催化剂。《铑催化剂活性试验方法》标准名称：铑催化剂《钌催化剂活性试验方法》标准名称：钌催化剂国家标准主持起草四个性质有机废水介绍废水特点我国难降解有机废水综合治理现状四个特点COD浓度高成分较为复杂含有多种生物毒害物质BOD5／COD值很低废水4个特点有机物浓度高——COD一般在2000mg/L以上,有的甚至高达几万乃至几十万mg/L,相对而言,BOD较低,很多废水BOD与COD的比值小于0.3。成分复杂—所含的有机污染物结构复杂—如蔡环是由10个碳原子组成的离域共扼键，结构相当稳定，难以降解。这类废水中大多数的BOD5/COD极低，生化性差，且对微生物有毒性，难以用一般的生化方法处理。。含有毒性物质——含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多,还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。。难降解有机废水四个特点名词解释什么是COD?0201031.石油类；2.医药类；3.染料类；4.化工类；5.挥发酚；6.腐殖质；7.有机药剂；8.渗滤液等。第一类:有机污染物1.Fe2+；2.Mn2+；3.硫化物；4.亚硫酸盐；5.SCN-；6.CN-；7.H2O2。第二类：还原性物质1.CL-；2.络合物等。第三类:干扰物质化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，简称COD)是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，结果折成氧的量，以mg/L计。它是表征水体中还原性物质的综合性指标。技术难点点我国工业废水处理的技术难点难点一：难降解有机废水水质成分复杂，污染物浓度高、可生化性差、毒性大，一般的处理技术难以保障出水效果，处理必须采用专业性和针对性较强的技术方法。难点二：大量研究表明，有机物氧化与物质的电荷特征和空间结构有很大的关系，不同的废水有各自的反应活化能和不同的氧化反应过程，因此废水处理的难易程度不同。废水处理难在那里？钥匙：我们提出“一户一系，一厂一方”量身定制的解决方案，即对不同种类的工业废水进行特征识别和水质理化分析，并根据废水的不同水质特征量身定制的解决方案，进而形成特征污染物的精准去除，这是解决工业废水处理最有效的方法。解决处理难题钥匙四个性质难降解有机废水按其性质可分为四大类：物质一废水含生物抑制性物质，想办法消除生物抑制性。物质二物质三废水含生物难降解物质，想办法提高可生化性。含亲水性难降解物质，想办法提高亲水性吸附。含溶解性高分子，想办法改变水中存在形态。物质三催化分类废水处理原则：难降解有机废水的处理经济原则包括：寻求高效又经济的高浓难降解废水治理技术。经济原则技术选择为了满足排放要求，其技术组合拼凑法策略是目前采用的评价体系。难降解有机废水的处理技术选择：分离优先、资源利用、毒性破坏、生物强化。技术特点催化氧化技术特点0201032.适用范围广，几乎可将所有有机物氧化，不会产生二次污染……催化氧化技术3个特点研究思路催化剂催化剂对反应速率的影响是改变了反应机理。催化剂同等地加快正逆反应的速率。催化剂不影响产物与反应物的相对能量，不能改变反应的始态和终态，催化剂不改变平衡状态。催化剂的使用纯属动力学问题。催化剂只能加速热力学上认为可以实际发生的反应，对于热力学计算不能发生的反应，使用任何催化剂都是徒劳的。催化剂只能改变反应途径，而不能改变反应发生的方向。催化剂是有选择性的。……催化剂特点一催化剂特点二催化剂特点三催化剂特点四催化剂定义：催化剂是一种能显著改变化学反应速度，而本身在反应前后的组成、质量和化学性质都保持不变的物质：催化分类废水处理催化氧化技术分类：1）化学催化氧化法臭氧均相催化氧化Fenton催化氧化湿式催化双氧水氧化法湿式空气催化氧化法湿式臭氧催化氧化2）湿式催化氧化法3）电化学催化氧化法4）光催化氧化法电化学氧化主要是电极电催化作用而产生羟基自由基。光催化氧化是利用半导体作为光催化剂而产生羟基自由基。湿式催化剂氧化是在利用空气中的氧或其他氧化剂氧化水中大分子有机物。臭氧对不同污染物的氧化速率相差很大，表现出较强的选择性；·OH自由基对不同污染物氧化速率相差不大，可实现多种污染物的同步去除。催化氧化技术废水湿式催化氧化技术催化湿式氧化法是在湿式氧化技术（WAO）基础上发展起来的一种治理高浓度、高毒性、难降解废水高C0D的先进环保技术，该技术的主要原理是在一定的温度和压力条件下，在催化剂的存在下利用空气中的氧气将废水中的有机物进行氧化降解。湿式催化氧化技术关联湿式氧化(CWAO)技术涉及化学、催化、机械、流体力学、材料、自动控制、物联网等多门学科的综合集成。技术特点湿式催化氧化原理CXHY+(X+Y/4)O2=XCO2+Y/2H2O。NH4++OH-=NH3+H2O4NH3+3O2=2N2+6H2OQ1有机物氧化基本反应方程式Q2无机氨氮氧化基本反应方程式技术关键：氧化到CO2，避免中间产物酸的生成。技术关键：氧化到N2，避免生成深度氧化产物NO2-和NO3-。技术特点多相湿式催化氧化机理和历程：机理：使用催化剂降低反应的活化能，从而在不降低处理效果的情况下，降低反应温度和压力。历程：多相湿式催化氧化是涉及到吸附、扩散和反应等多步骤的复杂过程。技术特点催化湿式氧化工艺成本分析5%人工70%反应器5%水电20%催化剂通过对CWAO工艺的成本进行分析，设备成本为总造价的70%，催化剂成本为总造价的20%。技术特点湿式催化氧化3个核心技术020103高温、高压和耐酸成套设备。1.湿式催化氧化成套设备高活性和高稳定性催化剂。2.优良的催化剂性能寻求更好的湿式催化氧化催化剂以降低反应在温度及压力,提高能源的综合利用,使之得到更为广泛的应用,为环境治理发挥更大的作用。3.湿式催化氧化工艺催化材料废水处理催化剂柱状催化剂三叶草催化剂蜂窝催化剂。。球形催化剂技术核心催化湿式氧化反应器催化流程湿式催化氧化CWAO的流程图：技术特点湿式催化氧化技术CWAO的特点1.适用范围广2.处理效率高3.氧化速度快4.可回收能量5.运行费用较低6.二次污染较少（1）工业园区难生化降解废水深度处理。选择适当的温度、压力和催化剂，可去除95%以上的有机物。装置小，占地面积少(与常规方法比较)，反应时间短(30-60min)。该系统的反应热可用来加热进料，进水浓度越高可回收的热量越多。CWAO工艺虽然一次性投资较多，但运行费用低。降解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化。湿式催化技术特点报告人：杨乔森感谢聆听电话：[phone]