环保工艺之——湿式催化氧化技术

1、原理

湿式催化氧化技术是一种工业废水的高级处理方法（属于物理化学方法）。是在高温（200-300℃）、高压（2-10 MPa）下，将废水通过装有高效氧化性能催化剂的反应器，在反应器中看，可将其中的有机物及N、S等毒物结构中的双键断裂，由大分子氧化成小分子，小分子进一步氧化成CO₂、H₂O、及N₂、SO₄^2-等无害物质，使COD大幅度下降，BOD／COD值提高，增加了废水可生化性的过程。反应时间一般为10min-2.0h。使用此方法处理废水时，废水中不得含有大量的可导致污染催化剂的物质（如金属）、以及容易造成设备或管道堵塞的物质(加高浓度盐类)，如果存在此类物质，在进行反应前需做相应的处理（如脱盐、蒸馏等）。其最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加·OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO₂和H₂O，从而达到了氧化分解有机物的目的。羟基自由基是一种极强的化学氧化剂（氧化剂的氧化电位），它的氧化电位比普通氧化剂(如臭氧、氯气、过氧化氢)高得多，这意味着·OH的氧化能力要大大高于普通化学氧化剂。

2、工艺 

按设备结构来分，主要有固定床和流动床两类。固定床又分为气相固定床和液相固定床；流动床要考虑解决催化剂分离和回收的问题。

（1）固定床催化氧化工艺：气相固定床催化氧化工艺在反应器中进行气液分离。反应压力低，废水在塔内的停留时间为15-90min，用于固定床的载体上的催化剂粒径为3-50mm，最好为2-25mm。液相固定床催化氧化工艺最常见，工艺简单、操作简便。

（2）流动床催化氧化工艺：液相流动床的催化工艺能使催化剂与废水均匀混合，设备利用率高，催化剂的分离回收可得到解决。对流动床而言，最好将催化剂负载到载体上，在废水中呈浆状，便于形成流动床。催化剂使用量为50-1000mg/l。质量分数为0.1-20%。操作压力0.5-10 MPa，温度50-300℃，反应时间80-120min，催化剂的回收通常采用离子交换树脂来实现。

3.湿式氧化法可处理的有机物有：

（1）无机氰化物和有机氰化物易氧化；

（2）脂肪族和氯化脂肪族化合物易氧化；

（3）芳烃（甲苯等）易氧化；

（4）芳香族和含非卤代官能团（如酚和苯胺）的卤代芳香族化合物易氧化；

（5）不含其它非卤代官能团（如氯苯）的卤代芳香族化合物难以用湿式氧化法处理。

3、催化剂 

催化剂是湿式催化氧化技术的核心，常用的催化剂可分为可溶性和不溶性两类。可溶性催化剂以分子或离子形式对反应过程起催化作用。不溶性固体催化剂通过催化剂表面对有机物进行氧化分解。催化剂一般为金属及金属氧化物或其水溶液化合物。这些金属和金属化合物一般附载在氧化铝、二氧化硅等载体上。催化剂活性成分质量分数常为0.05-25%，最好是0.5%。催化剂的形状一般为球形、网状、矩形、圆柱形、蜂窝状、粉末状等。

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