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微波辐射技术在污水处理中的应用

微波辐射技术在污水处理中的应用

    污水处理研究一直是环境工程领域中比较重要的分支,随着科技水平的提高,各种新的处理工艺不断地被研究开发。微波辐射处理技术是一项崭新的技术,但其在水处理领域中的发展速度相当惊人。Tai等利用颗粒活性炭吸附水溶液中的苯酚,然后将活性炭放入功率为1000W的微波炉中辐照,150~180s之后苯酚被完全氧化成H2O和CO2,实验结果表明,在微波场中,活性炭表面“热点”的温度高达1200~1800℃。Jou等利用颗粒活性炭吸附水中苯、甲苯和二甲苯(浓度分别为20.0、30.0、23.4mg/L),吸附后的活性炭用微波辐照。检测结果表明,所有的有机物均被氧化为CO2和 H2O,活性炭表面某些点位的温度同样高达1200~1800℃,活性炭床层有电弧出现。Liu用微波辐射法氧化甲苯,以V2O5/TiO2为催化剂,反应体系达到500K时就能使其氧化成苯甲酸(传统的方法需要在600K的条件下),由于单纯的微波能(10-5eV)并不能打开此类化学键,从而进一步验证了在微波场中催化剂表面“热点”的存在。王金成等采用微波辐射分别去除了废水中的活性艳蓝KN-R染料。结果表明,该方法具有快速、高效、不污染环境等优点,处理效果与微波辐射功率、辐照时间和活性碳用量等因素有关。Radoiu等研究了溶剂(包括正己烷、正庚烷、甲醇和四氢呋喃)和催化剂的种类(包括沸石HZSM5、丝光沸石、蒙脱石KSF和K10、铝和膨润土等)以及催化剂的活性对微波辐射处理2-叔丁基苯酚的影响,在微波辐射下,各种催化剂的活性都有较大的提高,反应时间也比传统方法短。另外,如果有微波辐射,在较低温度下反应就能进行,而传统方法在同样温度下则不能进行。

    微波诱导催化氧化技术(MIOP)可以和其它高级氧化技术(AOP)联合使用,从而缩短处理时间,提高处理效果。 Kunz利用H2O2/UV/微波来降解乙二胺四乙酸, 6min之后矿化程度超过90%,处理能耗为0.3kW.h/g,而单纯的微波辐射或者H2O2/微波辐射工艺则几乎不能将乙二胺四乙酸完全矿化,H2O2/UV工艺的矿化程度仅为50%左右,用传统的活性污泥法则需要12d才能达到同样的处理效果。Horikoshi以TiO2为催化剂,用可见光/紫外光/微波辐射法处理罗丹明B溶液,处理15min和30min后,TOC分别降低43%和62%,出水温度在55~67℃之间。如果延长反应时间,剩余的40%左右的TOC仍然能够被氧化; 而单纯用紫外光照射,TOC去除率分别为11%和30%,可见光/紫外光/微波辐射法在氧化过程中产生大量的OH·、O2·、HOO·和染料自由基以及大量的自由电子,这些自由基具有较高的氧化性,能够迅速氧化罗丹明B。

    目前,微波辐射技术在污水处理中的应用多是静态的或者称为序批式的,即微波诱导催化氧化和吸附不能同时进行,这就大大限制了该技术的应用范围,如果能够实现吸附和微波诱导催化氧化同时进行,则能够实现整个处理过程的连续化,也能够拓宽微波诱导催化氧化技术(MIOP)的应用领域,加快该技术在污水处理领域的产业化步伐。

    微波辐射技术除了能够氧化水中的难降解有机物之外,还能够对污水进行消毒处理和污油的回收等。利用微波辐射技术可以制备出在水处理中广泛应用的各种混凝剂、助凝剂、水处理用的活性炭等环保材料,微波辅助制备方法具有明显的高效、节能、降耗、无污染等绿色化学的特征,符合环境保护和清洁生产技术的要求,具有广阔的研究开发前景。

上一条:微波辐射技术在固体废弃物处置中的应用 下一条:污水微波处理技术适用范围

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