我國(guó)油田每年有大量的含油污水外排,目前使用的污水處理技術(shù)不能有效地處理此類污水,開(kāi)發(fā)適合我國(guó)油田污水處理新技術(shù)具有重要意義[1]。COD(ChemicalOxygenDemands)即化學(xué)需氧量,是指在一定的條件下,用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗氧化劑的量,以氧的毫克/升來(lái)表示,COD反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。石油污水處理中使COD達(dá)標(biāo)排放一直是環(huán)境治理的一大難題。本文研究了超聲、納米TiO2光催化單獨(dú)處理及聯(lián)合處理石油污水COD的效果,發(fā)現(xiàn)聯(lián)合處理石油污水時(shí)降解效果明顯。兩種方法聯(lián)合使用,實(shí)現(xiàn)了石油污水的深度降解、達(dá)標(biāo)排放的目的。為常溫下有效降解石油污水中COD提供了新方法,探索了新途徑。

　　納米TiO2光催化及超聲作用機(jī)理[2]

　　水中有機(jī)物的光化學(xué)分解是利用半導(dǎo)體光催化氧化作用分解有機(jī)污染物。半導(dǎo)體光催化反應(yīng)機(jī)理是能量大于禁帶寬度的光照射到半導(dǎo)體催化劑上時(shí),其滿帶上的電子被激發(fā),越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶,同時(shí)在滿帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴。若半導(dǎo)體處于溶液中,則在電場(chǎng)的作用下電子與空穴分離并移到離子表面的不同位置。光生空穴有很強(qiáng)的得電子能力,可奪取半導(dǎo)體顆粒表面的有機(jī)物或溶劑中的電子,使原來(lái)不吸收入射光的有機(jī)物被活化氧化,而電子受體則通過(guò)接受表面上的電子而被還原。不但光穩(wěn)定性好,反應(yīng)活性也很大,所以在光催化劑去除有機(jī)污染物的研究中,一般均采用作為催化劑。為了使催化反應(yīng)能順利進(jìn)行,在以顆粒為催化劑的體系中鼓入空氣,空氣中的氧氣將電子捕獲。為了有效利用催化劑的光照表面積,應(yīng)使用小顆粒的TiO,但在水處理后要除去加入的TiO2顆粒。超聲波在有機(jī)污染廢水處理中的作用原理,源于超聲的空化效應(yīng)在廢水處理中產(chǎn)生以下3種作用:在液相聲化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,超聲在水中傳播時(shí),由空化效應(yīng)形成的特殊條件足以使水中的OH鍵斷裂形成自由基,并進(jìn)而形成游離氧及H2O2。溶于水中的有機(jī)物與聲化作用產(chǎn)生的自由基和H2O2進(jìn)行反應(yīng),從而使有機(jī)污染物被直接分解或氧化降解。聲場(chǎng)在媒質(zhì)中產(chǎn)生機(jī)械擾動(dòng),產(chǎn)生壓力、張力、切應(yīng)力、壓縮等物理現(xiàn)象,從而強(qiáng)化過(guò)程的動(dòng)量傳遞、熱量傳遞及質(zhì)量傳遞的速率,提高和改善廢水處理過(guò)程的速率和效果。利用超聲的空化效應(yīng),在氣泡崩潰時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的沖擊波和高速射流能破壞固—液、液—液及氣—液界面上的滯離層,使電極及催化劑表面更新為多相系統(tǒng)有效混合、分散或凝聚。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　納米TiO2和超聲聯(lián)合處理

　　通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)加入14g實(shí)驗(yàn)制備的納米TiO2,取電流0.3A、電壓42V,采取間歇作用方式,作用65min后取樣測(cè)定。降解后的COD為122.4mg/L,基本達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn),降解率為46.8%,比納米TiO2光催化單獨(dú)作用增加了15%。在以TiO2為催化劑的光催化處理過(guò)程中,TiO2微小顆粒的分散以及處理結(jié)束后TiO2的回收是該過(guò)程工業(yè)化的難題。采用超聲波的分散效應(yīng),可使TiO2均勻分散,以有利于提高其催化活性,在TiO2的回收處理中,改變操作條件,可使TiO2盡快凝聚沉降。光催化法處理有機(jī)污染物是一種有效的方法,結(jié)合超聲輻射,利用聲的表面清洗、顆粒分散及強(qiáng)化傳質(zhì)效應(yīng),可大大增加反應(yīng)效率。超聲與紫外光加催化氧化法聯(lián)合使用能降解石油污水中的COD,使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　結(jié)論

　　(1)超聲和納米光催化都能有效降解石油污水的COD,但單獨(dú)作用時(shí),不能深度降解石油污水中的COD。

　　(2)超聲和納米光催化聯(lián)合作用能深度降解石油污水的COD,降解率達(dá)到46.8%,降解后達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。