高難度工業(yè)廢水高級(jí)催化氧化處理工藝

1 緒論1
1.1 高難度工業(yè)廢水定義 1
1.2 高難度工業(yè)廢水對環(huán)境的危害分析 4
1.3 高難度工業(yè)廢水的產(chǎn)生背景 5
1.4 高難度工業(yè)廢水處理意義 7
1.5 高難度工業(yè)廢水處理現(xiàn)狀分析 9
1.6 典型高難度工業(yè)廢水介紹  10
1.6.1 農(nóng)藥行業(yè)高難度廢水介紹  10
1.6.2 印染行業(yè)高難度廢水介紹  14
1.6.3 冶金行業(yè)高難度廢水介紹  15
1.6.4 石化行業(yè)高難度廢水介紹  17
1.6.5 制藥行業(yè)高難度廢水介紹  18
參考文獻(xiàn) 22
2 水處理工程中的催化理論與工藝概述24
2.1 化學(xué)反應(yīng)中催化劑與催化作用的概述  24
2.1.1 催化反應(yīng)定義  24
2.1.2 均相催化反應(yīng)概述  25
2.1.3 非均相催化反應(yīng)概述  26
2.1.4 酶催化反應(yīng)概述  27
2.1.5 催化作用的一般原理分析  27
2.2 催化劑與催化作用的特征  28
2.3 催化劑的分類原則  30
2.4 多相催化反應(yīng)體系  33
2.4.1 多相催化反應(yīng)過程的主要步驟分析  33
2.4.2 多相催化反應(yīng)過程中的外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散  33
2.4.3 多相催化反應(yīng)物分子的化學(xué)吸附作用  34
2.4.4 多相催化表面反應(yīng)與產(chǎn)物脫附  35
2.4.5 多相催化的反應(yīng)速率分析  36
2.5 水處理工程中的高級(jí)催化氧化工藝概述  38
參考文獻(xiàn) 42
3 高級(jí)催化氧化水處理技術(shù)中負(fù)載型催化劑概述44
3.1 負(fù)載型催化劑的組成和性能要求  44
3.1.1 負(fù)載型催化劑的活性組分及功能  45
3.1.2 負(fù)載型催化劑的助催化劑成分及功能  46
3.1.3 負(fù)載型催化劑的載體成分及功能  47
3.1.4 負(fù)載型催化劑的其他組分及功能  57
3.1.5 負(fù)載型催化劑的性能要求  57
3.2 負(fù)載型催化劑的制備工藝  60
3.2.1 浸漬工藝  60
3.2.2 沉淀工藝  60
3.2.3 水熱工藝  61
3.2.4 原位工藝  62
3.2.5 溶膠-凝聚工藝  62
3.2.6 化學(xué)氣相沉積工藝  62
3.2.7 固相析出工藝  62
3.2.8 配體絡(luò)合工藝  63
3.2.9 溶劑化金屬原子浸漬工藝  63
3.2.10 超臨界流體工藝 63
3.2.11 微波輻射工藝 64
3.3 負(fù)載型催化劑的表征技術(shù)  64
3.3.1 催化劑活性評(píng)價(jià)方法  65
3.3.2 催化劑機(jī)械強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法  66
3.3.3 催化劑顆粒直徑及粒徑分布評(píng)價(jià)方法  68
3.3.4 催化劑比表面積評(píng)價(jià)方法  70
3.3.5 催化劑密度和孔結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法  73
3.3.6 催化劑紅外吸收光譜表征方法  75
3.3.7 催化劑X衍射表征方法  75
3.3.8 催化劑熱分析表征方法  76
3.3.9 催化劑顯微鏡表征方法  77
參考文獻(xiàn) 79
4 臭氧催化氧化工藝概述82
4.1 臭氧催化氧化工藝原理  82
4.1.1 臭氧的基本特點(diǎn)  82
4.1.2 臭氧在水處理中的氧化機(jī)理  83
4.1.3 臭氧的制備方法  84
4.2 臭氧催化劑的研究現(xiàn)狀  85
4.2.1 非均相臭氧催化劑的作用機(jī)理  85
4.2.2 非均相臭氧催化劑的研究現(xiàn)狀  88
4.2.3 均相臭氧催化劑的作用機(jī)理  90
4.3 影響臭氧催化氧化的因素  91
4.3.1 初始pH值  91
4.3.2 催化劑投加量  92
4.3.3 臭氧投加量  94
4.4 臭氧和其他技術(shù)的耦合應(yīng)用  94
4.4.1 臭氧-活性炭技術(shù)  94
4.4.2 光催化-臭氧氧化耦合技術(shù)  95
4.4.3 臭氧-BAF工藝  95
4.5 臭氧催化氧化小試試驗(yàn)工藝研究  96
4.5.1 項(xiàng)目背景  96
4.5.2 試驗(yàn)前水質(zhì)測量  98
4.5.3 試驗(yàn)方案擬定  98
4.5.4 測試方法及藥品準(zhǔn)備  99
4.5.5 常用指標(biāo)及分析方法 100
4.5.6 試驗(yàn)條件和結(jié)果 101
4.5.7 試驗(yàn)結(jié)果分析 104
參考文獻(xiàn)  105
5 光催化氧化工藝概述107
5.1 光催化氧化工藝原理 107
5.1.1 光催化在水處理中的氧化機(jī)理 107
5.1.2 負(fù)載型非均相光催化劑的催化過程 108
5.1.3 負(fù)載型非均相光催化的工藝流程 108
5.1.4 負(fù)載型非均相光催化和其他技術(shù)的耦合應(yīng)用 108
5.2 負(fù)載型非均相光催化劑的制備 110
5.2.1 TiO2 型非均相光催化劑  110
5.2.2 WO3 型非均相光催化劑  113
5.2.3 CdS型非均相光催化劑 114
5.2.4 ZnO型非均相光催化劑  116
5.3 光催化氧化工藝影響因素 117
5.3.1 催化劑類型以及用量 117
5.3.2 催化劑晶相、晶面和晶格缺陷 117
5.3.3 催化劑粒徑大小 118
5.3.4 反應(yīng)溶液的pH值 119
5.3.5 光強(qiáng) 119
5.4 光催化氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展 119
5.4.1 光催化氧化的應(yīng)用前景分析 119
5.4.2 光催化氧化大規(guī)模應(yīng)用的制約因素分析 123
5.5 光催化氧化法工藝試驗(yàn)研究 124
5.5.1 研究背景 124
5.5.2 工藝設(shè)計(jì)試驗(yàn)藥品及儀器 125
5.5.3 試驗(yàn)水質(zhì)分析方法 126
5.5.4 光催化處理工藝試驗(yàn)方法與過程 127
5.5.5 光催化處理工藝分析 128
5.5.6 光催化處理工藝試驗(yàn)結(jié)論 134
參考文獻(xiàn)  134
6 電催化水處理工藝概述137
6.1 電催化水處理工藝原理 137
6.1.1 電催化水處理技術(shù)反應(yīng)過程 137
6.1.2 電催化水處理技術(shù)反應(yīng)特征 138
6.1.3 電催化水處理技術(shù)特點(diǎn) 139
6.2 電催化水處理工藝分類 139
6.2.1 電催化氧化工藝 139
6.2.2 微電解工藝 141
6.2.3 三維電解工藝 143
6.3 電催化氧化DSA陽極概述  144
6.3.1 DSA涂層陽極的設(shè)計(jì)思路  145
6.3.2 DSA陽極的涂層化學(xué)組成  146
6.3.3 DSA涂層陽極的基體選擇  146
6.3.4 DSA涂層陽極的制備方法  146
6.3.5 DSA涂層陽極的表征分析  147
6.3.6 DSA涂層陽極的使用壽命  148
6.3.7 DSA涂層陽極的中毒現(xiàn)象  150
6.4 電催化氧化反應(yīng)器構(gòu)型 150
6.4.1 電催化反應(yīng)器的類型 150
6.4.2 影響電催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)因素 151
6.4.3 電催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)材料及電極材料選擇 152
6.4.4 隔膜式電解反應(yīng)器 155
6.4.5 多級(jí)串聯(lián)粒子電催化反應(yīng)器 160
6.5 判斷電催化反應(yīng)效率的常用指標(biāo) 162
6.5.1 轉(zhuǎn)化率和選擇性 162
6.5.2 電流效率 163
6.5.3 電能消耗和電能效率 163
6.5.4 空時(shí)產(chǎn)率 164
6.6 電催化氧化法工藝試驗(yàn)研究 165
6.6.1 研究背景 165
6.6.2 工藝設(shè)計(jì)試驗(yàn)藥品及儀器 165
6.6.3 試驗(yàn)水質(zhì)分析方法 167
6.6.4 電催化處理工藝試驗(yàn)方法與過程 167
6.6.5 電催化處理工藝分析 168
6.6.6 總結(jié) 170
6.7 隔膜電催化氧化除氨氮工藝試驗(yàn)研究 171
6.7.1 研究背景 171
6.7.2 工藝試驗(yàn)方法 171
6.7.3 工藝試驗(yàn)原理 171
6.7.4 工藝設(shè)計(jì)試驗(yàn)藥品 173
6.7.5 工藝設(shè)計(jì)試驗(yàn)儀器 173
6.7.6 工藝設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置 174
6.7.7 試驗(yàn)過程分析方法 174
6.7.8 工藝評(píng)價(jià)試驗(yàn)過程 174
6.7.9 總結(jié) 178
參考文獻(xiàn)  178
7 Fenton 催化氧化工藝概述180
7.1 Fenton催化氧化工藝原理  180
7.1.1 Fenton工藝氧化性分析  180
7.1.2 Fenton工藝的反應(yīng)原理  180
7.1.3 Fenton工藝的影響因素  182
7.1.4 Fenton工藝的反應(yīng)步驟  182
7.2 均相Fenton催化氧化工藝的分類  183
7.2.1 標(biāo)準(zhǔn)Fenton催化氧化工藝  183
7.2.2 光-Fenton催化氧化工藝  184
7.2.3 電-Fenton催化氧化工藝  185
7.3 非均相類Fenton催化氧化工藝  186
7.3.1 非均相Fenton流化床工藝概述  186
7.3.2 Cu2S型非均相Fenton催化劑制備 187
7.3.3 MnS型非均相Fenton催化劑制備  188
7.4 Fenton工藝的應(yīng)用場景  189
7.4.1 Fenton工藝處理含酚廢水  189
7.4.2 Fenton工藝處理焦化廢水  190
7.4.3 Fenton工藝處理印染廢水  190
7.4.4 Fenton工藝處理農(nóng)藥廢水  190
7.4.5 Fenton工藝處理垃圾滲濾液  190
7.5 Fenton催化氧化小試試驗(yàn)  191
7.5.1 項(xiàng)目背景 191
7.5.2 試驗(yàn)前水質(zhì)測量 193
7.5.3 試驗(yàn)方案擬定 194
7.5.4 測試方法及藥品準(zhǔn)備 194
7.5.5 常用指標(biāo)及分析方法 195
7.5.6 試驗(yàn)條件和試驗(yàn)結(jié)果 195
7.5.7 試驗(yàn)結(jié)果分析 198
參考文獻(xiàn)  199
8 微波催化氧化工藝概述201
8.1 微波原理概述 201
8.2 微波催化氧化水處理技術(shù)原理 202
8.2.1 微波的致熱效應(yīng) 202
8.2.2 微波的非熱效應(yīng) 202
8.3 微波催化氧化處理高難度廢水工藝步驟 205
8.4 微波敏化劑 205
8.5 微波和其他水處理技術(shù)的耦合應(yīng)用 206
8.5.1 微波-類Fenton催化氧化工藝  206
8.5.2 微波-光催化氧化工藝  207
8.5.3 微波-活性炭工藝  207
8.5.4 微波-H2O2 工藝  208
8.5.5 其他微波催化氧化工藝 208
8.6 微波催化氧化水處理技術(shù)的現(xiàn)狀 208
參考文獻(xiàn)  209
9 濕式催化氧化工藝概述211
9.1 濕式催化氧化工藝原理 211
9.2 濕式催化氧化工藝特點(diǎn) 212
9.3 影響濕式催化氧化工藝效果的因素 213
9.3.1 壓力 213
9.3.2 溫度 213
9.3.3 廢水性質(zhì) 213
9.3.4 反應(yīng)時(shí)間 214
9.4 濕式催化氧化的催化材料 214
9.5 濕式催化氧化的工藝流程 215
9.6 濕式氧化和其他技術(shù)的耦合應(yīng)用 216
9.6.1 濕式氧化-電催化耦合技術(shù)  216
9.6.2 濕式氧化-微波耦合技術(shù)  216
9.7 濕式氧化技術(shù)的短板問題 217
9.7.1 設(shè)備腐蝕問題 217
9.7.2 鹽堵塞問題 217
9.7.3 熱量傳遞問題 217
9.8 濕式氧化技術(shù)的工程化應(yīng)用 218
9.8.1 濕式氧化處理染料廢水 218
9.8.2 濕式氧化處理農(nóng)藥廢水 218
9.8.3 濕式氧化處理含酚廢水 219
9.8.4 濕式氧化處理剩余污泥 220
9.8.5 濕式氧化處理垃圾滲濾液 220
參考文獻(xiàn)  221
10 超臨界催化氧化工藝概述223
10.1 超臨界催化氧化工藝原理  223
10.2 超臨界催化氧化工藝特點(diǎn)  224
10.3 超臨界催化氧化的工藝流程  226
10.4 超臨界催化氧化的催化材料  228
10.5 超臨界氧化的研究現(xiàn)狀  229
10.6 超臨界氧化催化劑的工程化應(yīng)用  230
10.6.1 超臨界氧化處理聚苯乙烯廢水  230
10.6.2 超臨界氧化處理含酚廢水  230
10.6.3 超臨界氧化處理含硫廢水  231
10.6.4 超臨界氧化處理多氯聯(lián)苯廢水  232
10.6.5 超臨界氧化處理剩余污泥  232
10.6.6 超臨界氧化處理生活垃圾  233
參考文獻(xiàn)  233