工业废水处理中催化氧化法的应用研究
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摘要：针对目前工业废水处理中催化氧化法应用存在的问题，文章从实践角度出发，分析了催化氧化法的应用要点，并提出了实践控制策略。
关键词：光催化氧化法;Fenton试剂;湿式催化氧化法;电催化氧化法
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）06-0-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.065
Abstract： In view of the problems existing in the application of catalytic oxidation in industrial wastewater treatment， this paper analyzes the application points of catalytic oxidation method from the practical point of view and puts forward the practical control strategy.
Key words： Photocatalytic oxidation; Fenton reagent; Wet catalytic oxidation; Electrocatalytic oxidation
1 研究工业废水处理中催化氧化法应用的现实意义
现代化经济快速发展背景下，科研人员越来越注重工业生产对环境带来的污染影响。工业废水，作为具有高浓度且难降解的有机污染物，针对其影响所采用的生物处理方式存在限制性。为实践工业生产建设的可持续发展道路，相关人员应加大催化氧化法的应用研究力度，即通过提高氧化反应速率以及控制工业废水浓度，来使工业废水处理工作的成本与效用得到最具适用性的控制。如此，工业生产过程，就能以低污染与高效率状态，服务于所处的行业发展，进而在提升人们物质生活水平的同时，达到预期的可持续建设目标[1]。
2 工业废水处理中催化氧化法的应用要点
2.1 光催化氧化法
工业污水处理在采用光催氧化法过程中，主要以两种方式作用，即相光催化氧化法与非均相光催化氧化法。前者，主要采用三价铁离子与二价铁离子，即运用Fenton试剂法，将太阳能利用起来，以提高过氧化氢的作用效果。后者，非均相光催化氧化法，则是利用将光敏化半导体材料作为催化剂，以使TiO2完成形态与改造。
2.2 Fenton试剂催化氧化法
利用该试剂进行的催化氧化，主要是经过氧化氢与二阶铁离子。最早，研究人员发现二价铁离子能够通过过氧化氢加速苹果酸氧化，进而发现了Fenton试剂。最初的试剂使用多作用于有机合成。随着科学技术水平的不断提升，逐渐被运用于到苯酚废水的处理。这是Fenton试剂首次运用到工业废水的处理工作中，成功实现了催化氧化工业废水的目标[2]。
2.3 电催化氧化法
目前，采用以往溶解水中金属阳离子的还原处理方法，无法满足工业生产有机水污染日益严重的处理需求。为此，研究人员将电化学方法纳入视线，即采用水处理装置，并通过在电压作用下让水分子与含有催化活性的阳极进行反应，以为高氧化还原电位的自由基提供条件。而后，就可与工业废水中的目标有机分子反应，进而通过损坏分子结构来完成有机物的清除处理。这是未来工业有机废水处理的主要方法[3]。
经对电催化氧化法的实际应用情况进行分析，发现处理有机废水包含以下三方面优势：（1）造价成本低，控制便捷且工艺灵活度高，能够以独立状态处理工业废水。（2）能够采用矿化分解方式来处理工业废水中的有机物，且不会出现生物污染。而且，电化学法应用形成的具有强氧化性的活性自由基，可将工业废水力的危害生物进行有效清除。（3）作为清洁能源，电能，其能够以再生状态、高使用率状态以及无污染状态，来达成工业生产建设的环保目标[4]。
2.4 湿式催化氧化法
20世纪70年代，相关人员就着手进行了湿式催化氧化法的科研工作，其是在湿式氧化法运用基础上，且能够在多种有毒及不易溶解的高浓度有机工业废水中发挥作用。具体来说，就是将工业废水设置在高温环境，采用氧化剂，即含氧气体，并使其与催化剂进行融合，以为工业废水中的有机物进行化学反应提供条件。这里的催化剂有：TiO2、Mn、TrO2、Co、Fe以及Ni等。实际运用过程，湿式催化氧化法可使能量得到逐级使用，且在提升能量使用率的同时，降低能量損耗影响。此方法运用，因所需的反应条件众多，工艺系统运行的造价成本较高，多在发达国家使用。故而，工业废水处理科研人员正研发更趋效率与催化剂，来拟不方法运用的高成本缺陷[5]。
2.5 其他催化氧化法
对于工业生产中废水处理，还可采用含钴催化氧化物或是活性炭作为催化剂，来提高废水处理工作的开展效率。如，在处理含硫工业废水过程中，应明确每个物质含量的情况下，将MnSO4作为催化剂，以提高反应速度，进而提升氧化分解性。这种减少反应时间且保证处理效果的催化氧化法，能够大幅提升试剂使用率。
3 工业废水处理中催化氧化法的应用控制实例
3.1 CiO2氧化法
工业废水处理工作运用CiO2氧化法，就是将甲醛经氧化生成CO2与甲酸。此时，经CiO2氧化的甲醛工业废水的反应趋于平稳，去除率高达80%。在pH值方面，其是判断氧化反应效果的关键指标，而中性，是代表甲酸废水最理想反应环境[6]。
3.2 催化臭氧氧化法
工业废水中的有机污染物清除工作过程，臭氧氧化法的应用，可实现诸多有机物的降解处理，以提高性能效果。如，甲醛废水的处理，相关人员利用TiO2/SiO2催化剂，经催化臭氧氧化，加大了臭氧流量与pH值溶液，降低了甲醛浓度，成功提高了对甲醛的清除能力。 3.3 H2O2/Fe2+处理高浓度废水
以工业甲醛废水处理过程为例，高浓度的甲醛废水，应对应高级氧化技术，即Fenton试剂作用于实际操作。此过程，试剂中的Fe2+与H2O2可提高工业废水的处理效果。究其原因，Fe2+与H2O2可通过分解成自由基状态，进行反应催化剂作用，以解決高浓度甲醛工业废水的污染影响。对于反应过程催化剂与双氧水的投入量，应根据反应时间与反应温度进行确定，以使甲醛去除率达到90%以上。值得注意的是，工业废水处理技术科研环境的多元化发展，使得不同技术应用于不同废水类型呈现出针对性。为使技术运用达到工业生产建设的经济性、高效性以及实用性，应不断加强科研力度，以提高催化氧化法的运用水平，进而保证处于高速发展背景下工业生产废水处理工作开展效率[7]。
4 结束语
综上所述，催化氧化法，在工业废水处理工作中的效果，是落实行业可持续发展的重要途径。相关建设者应结合工业废水的有机物实际情况，来选用催化物与处理方法。事实证明，只有这样，才能使催化氧化法在工业废水污染控制工作中的效果充分发挥出来，进而规避先建设后治理的负面影响。故，相关人员应将上述分析内容与科研结果更多地作用于不同生产建设条件与废水有机物环境，进而降低工业生产对生态环境带来的影响。
参考文献
[1]顾文柳.催化氧化法及其在工业废水处理中的应用[J].工程技术研究，2018（14）：247-248.
[2]常晓梅.催化氧化法处理氯苯硝化废水的研究与探索[J].赤峰学院学报（自然科学版），2018，34（04）：83-84.
[3]陈金灿，周赞民.MBBR-超滤-催化氧化组合工艺处理工业废水的中试研究[J].广东化工，2018，45（06）：170-172.
[4]谭玉虎，孙戈，刘柏年.电催化氧化法处理含氨氮废水及工艺设计方案[J].科技创新与应用，2016（34）：39-40.
[5]孙大鹏.电催化氧化处理染料工业废水的研究现状与发展前景浅析[J].绿色科技，2015（04）：188-190.
[6]张哲，林书昌，杨佳霖.催化湿式氧化法在造纸及其他工业废水处理中的应用研究进展[J].湖北造纸，2014（02）：1-4.
[7]魏日出，陈洪林，张小明.湿式催化氧化法处理含高浓度甲醛的草甘膦废水[J].分子催化，2013，27（04）：323-332.
收稿日期：2019-04-26
作者简介：钟军（1988-），男，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为工业废水中催化氧化法的应用。
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