联 系 方 式
电 话:
0371-66559606
手 机:
13838271516
点击咨询客服
PAC产品系列
  滚筒干燥聚合氯化铝
  滚筒干燥聚合氯化铝+压滤
  喷雾干燥聚合氯化铝
  聚合氯化铝铁
  板框型聚合氯化铝铁
  白色聚合氯化铝
  碱式氯化铝(黑色)
  液体聚合氯化铝
  高效PAC
  磁粉/微磁絮凝剂
  复合碱
  聚合硫酸铝
  聚丙烯酰胺
  硫酸亚铁
  聚合硫酸铁
  液体聚合硫酸铁
  高效除磷剂
  三氯化铁(聚合氯化铁)
  破乳剂
  混凝剂
  助凝剂
  消泡剂
  氢氧化钠(片碱)
  聚硅酸铝铁
  聚二甲基二烯丙基氯化铵

特种废水处理的化学处理--臭氧氧化

  • 臭氧的氧化性很强,在理想的反应条件下,臭氧氧化可以把水溶液中大多效单质相化合物氧化到它们的最高氧化态,对水中有机物有强烈的氧化降解作用,还有强烈的消毒杀菌作用。臭氧在废水处理中的应用发展很快,近年来,随着一般公共用水污染日益产重。要求进行深度处理,国际上再次出现了以臭氧作为氧化俐的趋势。臭氧净化废水之所以如此引人注意,是由它的特性决定的。
  • 臭氧的特性
    臭氧O3是氧的同素异构体,在常温常压下是一种具有色腥味的淡紫色气体。沸点为-112.5℃;密度为2.144kg/m3,比氧重1.5倍。此外,臭氧还具有以下一些重要性质。
    1. 不稳定性
      臭氧不稳定,在常温下容易自行分解成为氧气并释放出热量。
      2O3=3O2+△H,△H=294kJ/mol
      MnO2、PbO2、Pt、C等催化剂的存在或经紫外辐射都会促使臭氧分解。臭氧在空气中的分解速度与臭氧浓度和温度有关。温度越高,分解越快,浓度越高,分解也越快。
      臭氧在水溶液中的分解速度比在气相中的分解速度快得多,而且强烈地受羟离子的催化。pH越高,分解越快。
    2. 溶解性
      臭氧在水中的溶解度要比纯氧高10倍。比空气高25倍。溶解度主要取决于温度和气相分压,也受气相总压影响。在常压下,20℃时的臭氧在水中的浓度和在气相中的平衡浓度之比为0.285。
    3. 毒性
      高浓度臭氧是有毒气体,对眼及呼吸器官有强烈的刺激作用。正常大气中含臭氧的浓度是(1-4)*10^-8,当臭氧浓度达到(1-10)*10^-6时,可引起头痛、恶心等症状。我国《工业企业设计卫生标准》(TJ 36-79)规定,车间空气中O3的最高容许浓度为0.3mg/m3。
    4. 氧化性
      臭氧是一种强氧化剂,其氧化还原电位与pH有关。在酸性溶液中,氧化还原电位为2.07V,氧化性仅次于氟;在碱性溶液中,氧化还原电位为1.24V,氧化能力略低于氯《氧化还原电位为1.36V)。研究指出,在pH为5.6-9.8,水温为0-39℃范围内,臭氧的氧化效力不受影响。利用臭氧的强氧化性进行城市给水消毒己有近百年的历史。臭氧的杀菌力强、速度快,能杀灭氯所不能杀灭的病毒和芽孢,而且出水无异味。但当投量不足时,也可能产生对人体有害的中间产物。在工业废水处理中,可用臭氧氧化多种有机物和无机物,如酚、氰化物、有机硫化物、不饱和脂肪族和芳香族化合物等。
    5. 腐蚀性
      臭氧具有强腐蚀性,因此与之接触的容器、管路等均应采用耐耐腐蚀材料或作防腐处理。耐腐蚀材料可用不锈钢或塑料。
  • 臭氧的制备
    制备臭氧的方法较多,有化学法、电解法、紫外光法、无声放电法等。工业上一般采用无声放电法制取。
    1. 无声放电法原理
      无声放电法生产臭氧的原理及装置如图3-4所示。在一对高压交流电极之间(间隙1-3mm)形成放电电场,由于介电体的阻碍,只有极小的电流通过电场,即在介电体表面的凸点上发生局部放电,因不能形成电弧,故称之为无声放电。当氧气或空气通过此间隙时,在高速电子的轰击下,一部分氧分子转变为臭氧,其反应如下:
      O2+e- → 2O+e-
      3O→O3
      O2+O→←O3
      上述可逆反应表示生成的臭氧又会分解为氧气,分解反应也可能按下式进行:
      O3+O→2O2
      分解速度随臭氧浓度的增大和温度的提高而加快。在一定浓度和温度下,生成和分解达到动态平衡。
      理论上,以空气为原料时,臭氧的平衡浓度为3%-4%(质量分数),以纯氧为原料时可达到6%-8%。从经济上考虑,一般以空气为原料时控制臭氧浓度不高于1%-2%,以氧气为原料时则不高于1.7%-4%,这种含臭氧的空气称为臭氧化气。
      用无声放电法制备臭氧的理论比电耗为0.95kWh/kgO3,而实际比电耗则要大得多。单位电耗的臭氧产率,实际值仅为理论值的10%左右,其余能量均变为热量,使电极温度升高。为了保证臭氧发生器正常工作和抑制臭氧热分解,必须对电极进行冷却,常用水作为冷却剂。
      工业生产中常用的臭氧发生器,按电极的构造不同,可以分为两大类:管式臭氧发生器、板式臭氧发生器。图3-4所示为卧管式臭氧发生器的示意图,其外形与列管式热交换器相似,是一个圆筒形的密封容器,器内有水平装置的多根不锈钢管,两端固定在两块管板上。管板把容器分为三部分,右端进入原料气,左端排出臭氧化气,中间管件外通以冷却水。每根金属管构成一个低压级(接地),管内装一根同轴的玻璃管或磁管作为介电体,玻璃管内侧喷镀一层银和铝,与高压电源相连。玻璃管一端封死,管壁与金属管之间留2-3mm的间隙,供气体通过用。
      管式发生器可承受0.1MPa的表压,当以空气为原料,采用50Hz的电源时,臭氧浓度可达15-20g/m3。比电耗为16-18kWH/kgO3。
    2. 影响臭氧发生的主要因素
      (1)对单位电极表面积来说,臭氧产率与电极电压的平方成正比。因此,电压越高,产率越高。但电压过高很容易造成介电体被击穿以及损伤电极表面,故一般采用15-20kV的电压。
      (2)生产臭氧的浓度随电极温度升高而明显下降。为提高臭氧的浓度,必须采用低温水冷电极。
      (3)提高交流电的频率可以增加单位电极表面积的臭氧产率,而且对介电体的损伤较小。一般采用50-500Hz的频率。
      (4)单位电极表面积的臭氧产率与介电体的介电常数成正比。与介电体的厚度成反比。因此,应采用介电常数大,厚度薄的介电体。一般采用1-3mm厚的硼玻璃作为介电体。
      (5)原料气体的含氧量高,制备臭氧所需的动力就少,用空气和用氧气制备同样数量的臭氧所消耗的动力相比,前者要高出后者一倍左右。原料选用空气或氧气,需作经济比较后再决定。
      (6)原料气中的水分和尘粒过程不利,当以空气为原料时,在进入臭氧发生器之前必须进行干燥和除尘预处理。空压机采用无油润滑型,防止油滴带入。干燥可采用硅胶、分子筛吸附脱水,除尘可用过滤器。
  • 臭氧处理系统反接触反应器
    由于臭氧不稳定,因此通常在现场随制随用。以空气为原料制取臭氧,由于原料来源方便,所以采用比较普遍。臭氧处理工艺有两种流程:(1)以空气或富氧空气为原料气的开路系统;(2)以纯氧或富氧空气为原料气的闭路系统。开路系统的特点是将用过的废气排放掉。闭路系统与之相反,废气又返回到臭氧制取设备,这样可以提高原料气的含氧率,降低生产成本。存在的问题是废气循环回用过程中,氮含且将越来越高。为此,可采用压力转换氮分离器来降低含氮量。分离器内装分子筛,高压时吸附氮气,低压时又释放氮气。分离器设两个,一个吸附用,另一个解吸再生,两个交替工作。
    空气经压缩机加压后,经过冷却及吸附装置除尘,得到的干燥净化空气再经计量装置进入臭氧发生器。要求进气露点在-50℃以下,温度不能高于20℃,有机物含量小于15*10^-6。
    影响臭氧氧化法处理效果的主要因素除污染物的性质、浓度、臭氧投加量、溶液pH、温度、反应时间外,气态药剂O3的投加方式亦很重要。O3的投加通常在混合反应器中进行。混合反应器(接触器)的作用有两个:(1)促进气、水扩散混合;(2)使气、水充分接触,迅速反应。设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中的扩散速度和与污染物的反应速度。当扩散速度较大,而反应速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时,混合接触器的结构形式应有利于反应的充分进行。属于这一类的污染物有烷基苯磺酸钠、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等,反应器可采用微孔扩散板式鼓泡塔。当反应速度较大、扩散速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时。结构形式应有利于臭氧的加速扩散。属于这一类的污染物有铁(II)、锰(II)、氰、酚。亲水性染料、细菌等,此时,可采用喷射器作为反应器。
  • 臭氧氧化法的优缺点
    1. 优点
      (1)氧化能力强,对除臭、脱色、杀菌、去除有机物和无机物都有显著的效果,因此臭氧氧化法常用于处理印染废水和含氰、含酚废水;
      (2)处理后废水中的臭氧易分解,不产生二次污染;
      (3)制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输,操作管理也较方便;
      (4)处理过程中一般不产生污泥。
    2. 缺点
      (1)造价高;
      (2)处理成本高。

巩义市泰和水处理材料有限公司专业生产聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、三氯化铁、硫酸铁、各种无机盐类絮凝剂、无机铁盐、铝盐、助凝剂聚丙烯酰胺等净水药剂的专业厂家。

巩义市泰和水处理材料有限公司 版权所有 电话:0371-66559606 豫ICP备10011396号