文档介绍：湿式氧化技术(Technology of Wet Air Oxidation)
主要内容
◎湿式氧化技术及特点
◎湿式氧化技术作用机理
◎影响湿式氧化处理效果的主要因素
◎湿式氧化工艺和设备
◎湿式氧化处理技术的应用
◎催化湿式氧化技术
湿式氧化技术及特点
1. 湿式氧化法:指在高温(125-320℃)和高压(-20MPa)条件下,以空气中的氧气为氧化剂,在液相体系中,将废水中的有机物氧化分解为无机物或小分子有机物的过程。相应的技术称之为湿式氧化技术(wet air oxidation,WAO)。
2. WAO最初由美国的F. J. Zimmermann在1944年研究提出的,并于1958年首次用于处理造纸黑液,也称齐默尔曼法。
保证湿式氧化过程的必要条件
——高温、高压及液相条件
湿式氧化反应过程分为两个阶段:前段受氧的传质控制,后段受反应动力学控制。
温度是WAO过程过程的关键影响因素,温度越高,化学反应速率越快;温度升高可以增加氧气的传质速度,减小液体的粘度。
压力的主要作用是保证氧的分压维持在一定的范围内,确保液相中有较高的溶解氧浓度。
液相(水)保证有机物和氧良好的混溶(均相体系的反应,不受相间传质影响)。
3. 湿式氧化技术的特点(与常规的处理方法相比)
(1)应用范围广——几乎可以无选择地有效氧化各类高浓度有机废水,特别是毒性大、常规方法难降解的废水;
(2)处理效率高——在合适的温度和压力条件下,WAO的COD处理效率可达到90%以上;
(3)氧化速度快——大部分的反应停留时间在30~60 min以内(停留时间短)。处理装置小,占地少,结构紧凑,易于管理。
(4)二次污染较少——C被转化为CO2,N被转化为NH3、NO3-、N2,卤化物和硫化物被氧化为相应的无机卤化物和硫化物,在反应过程中没有NOx、SO2、HCl、CO等有害的物质产生。
(5)能耗少,可以回收能量和有用物料——系统的反应热可以用来加热进料,系统中排出的热量可以用来产生蒸汽或加热水,反应放出的气体可以用来产生机械能或电能等。
湿式氧化技术作用机理
主要包括传质和化学反应两个过程,目前的研究结果普遍认为WAO反应属于自由基反应,通常分为三个阶段:链的引发、链的发展或传递、链的终止。
(1)链的引发:反应物分子生成自由基的过程。
RH + O2 → R· + ·HO2 (RH为有机物)
2RH + O2 → 2R· + H2O2
H2O2 → 2· OH
(2)链的发展与传递:自由基与分子相互作用,交替进行使自由基数量迅速增加的过程。
RH + · OH → R· + H2O
R· + O2 → ROO·
ROO· + RH → ROOH + R·
(3)链的终止:若自由基之间相互碰撞生成稳定的分子,则链的增长过程终止。
R· + R· → R-R
ROO· + R· → ROOR
ROO· + ROO· → ROH + R1COR2 + O2