養殖汙水處理中投放催化劑的應用

引言
在人類麵臨的許多環境問題中，處（chù）理具有高毒性和生物降解（jiě）性的（de）有機汙染物是一個問題。這些材料難以通過生物方法去除，並且排放到環境（jìng）中將對環境造成很大的危害。特別是在一些工業廢水中，有機汙染物的含量非常大，因此工業（yè）廢水中有機汙（wū）染（rǎn）物的處理（lǐ）尤（yóu）為重要。在（zài）這（zhè）些領域也（yě）使用了許（xǔ）多催化劑，我對此做出了一些結論。
1 V-O催化劑
V-O催化臭氧化是（shì）近年來發（fā）展起來的一種新的先進氧化（huà）技術.在常溫常壓下，可將有機汙染物完全降解為C_0：H_
　　(20)和（hé）無機物。該技術利用（yòng）反應過程中產生的大量高氧化自由基（jī）(羥基自由基（jī）)對水中有機物進行氧化和分解，實現水的淨化。特別是采用負載於Si0 2的V-O催化劑的多相臭（chòu）氧氧化降解廢（fèi）水中的有機汙染物（wù）。
1.1　催化機理
V(Ⅳ)-O 03→V(V)-O 0-3
　　(1)
O-3 + HO +→稀（xī）土Ho3
　　(2)
HO3O2+OH
　　(3)
噢+M
　　(4)
V(V)O+A V(Ⅳ)-0+A+5
M表示有機汙染物，A表示具有還原性的物質，並且本身難以被臭氧氧（yǎng）化。
2納米二氧化鈦光催化作為一種先進的氧化技術，是利用光（guāng）致強氧化劑將有機汙染物完全氧化成小分子水、二氧化（huà）碳等（děng）。養殖（zhí）汙水處理設（shè）備采用玻璃鋼、碳鋼、不鏽鋼防腐結構，具有耐（nài）腐蝕、抗老化等優良特性，使用壽命長達30年以上；放置於地表以（yǐ）下，設備上（shàng）麵的地（dì）表可作為綠化或其他（tā）用（yòng）地，不（bú）需要建房及采暖、保溫。屠宰汙水處理設備最大限度的實現了係統的集成，減少占地麵積；無汙染，無噪聲，無異味，減（jiǎn）少二次汙染；不受屠宰汙水量的限製，機動靈活，可單個使用，也可多個聯（lián）合使用（yòng）；針對（duì）性強，可有效去除屠宰（zǎi）汙水中（zhōng）的有機物以及氨氮；整（zhěng）個屠宰（zǎi）汙水處理設備（bèi）處理係統配有PLC全自動電氣控製係統和（hé）設備故障報警係統，運行安全可靠，平時一般不需要專（zhuān）人管理，隻（zhī）需適時地對設備進（jìn）行維護和保養，管理費用小（xiǎo）。該方法能處理多種汙染物，應用範圍廣，特別（bié）是對難降解（jiě）有機（jī）物具有（yǒu）良好的氧化分解作用。此外，納米半導體(尤其是納米二氧化（huà）鈦光催化劑（jì）)催化氧化作為一種新型的現代廢水處（chù）理技術，具有處（chù）理速度快（kuài）、設備簡單、操作方便、處理效果好、無二次汙染、殺菌（jun1）效果強、應用前景廣闊（kuò）等特點。對低濃度汙染物和汽相汙染物液體也有很好的（de）去除效果，催化材料易得，運行成本低。它是近年來受到廣泛（fàn）關注的一種有前途的汙（wū）染控製技術。
2.適用範圍。1納米TiO 2光催化劑（jì）在養殖汙水處理中的應用
苯、一氯苯、1-氯-2-二氯苯、苯酚、鄰苯二酚、間苯二（èr）酚、對苯二酚、2-三氯苯酚、二萘酚、硝基苯、苯胺與納米二氧（yǎng）化鈦在水中的（de）光催化作用。研究（jiū）了氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三（sān）氯乙烯、乙烯基二胺（àn）、甲酸、鄰苯（běn）二甲酸、水楊酸、三氯乙（yǐ）酸、甲（jiǎ）醇、乙醇、n丙酮、乙酸乙酯、蔗糖等有（yǒu）機汙染物（wù）。結果表明，除硝基苯、四氯化碳和三氯乙烷外，除硝基苯、四氯化碳和三氯乙（yǐ）烷外，其它物質均（jun1）能迅速降解。對有機磷的降（jiàng）解結果表明，在Ti 02懸浮液中，光催化氧化可使含磷有（yǒu）機物（wù）完全無序（xù）化，並能定量地產生磷離（lí）子。同樣，TiO 2光催化（huà）氧化含硫（liú）有機物也可得到類似的結果，其中硫被定量氧化為硫酸根離（lí）子（zǐ）。
2.2納（nà）米Tio2光催化降解機理
納（nà）米二氧化鈦是一種化學（xué）穩定（dìng）性高、耐光腐蝕、帶隙寬(Eq=312eV)、氧化還原電位高、光催化反（fǎn）應驅動力強、光催化活性高（gāo）的N型半導體材料。在光照射（shè）下，Ti02表麵可發生吸熱化學反應並加速反（fǎn）應。另外，二氧化鈦無毒、成（chéng）本低，因此（cǐ）對二氧（yǎng）化鈦的光（guāng）催化研究最為活（huó）躍。考慮了其光催化反應機理(如圖a所示)。當半（bàn）導體的吸收光能高（gāo）於其帶隙（xì）能（néng）量(波長小於或等於387.5nm)時，價帶(vb)中的電子被激發（fā）到導帶(cb)，形成一個帶高（gāo）電荷的負活性電子E-1，並在其上產生帶正電荷的空穴（xué）H+(H+氧化電位)。價帶（dài），標準氫（qīng）電位差為3.oV。與1.36V氯和2.07V臭氧相比，氯的氧化作用更強（qiáng）。在電場作用（yòng）下（xià），電子（zǐ）和空穴被分離並遷移到粒子表麵的不同位置。空穴與水反應，電（diàn）子與溶解氧反應，分別產生羥（qiǎng）基自由基(OH)和氧自由基(O 2)。OH和O2高度氧化。吸附在（zài）Ti02表麵（miàn）的有機（jī）汙（wū）染物大部分降解為CO2和（hé）H2O，無機汙染物（wù）(B+)氧化或還原為無害物質（zhì）。
2.3光催化降解（jiě）納米Ti 02的優點是

　　(1)水中所含有機汙染物可（kě）完全降解為CO2、H2O等，無（wú）機汙染物被氧化或還（hái）原為無害物質：

　　(2)反應條件溫和（hé），能耗低，在紫外線照射下或暴露在陽光（guāng）下會（huì）發生反應;

　　(3)適宜的光催化劑具有成本低、無毒、穩定性（xìng）好、可重複使用等優點。

　　(4)所需設備結構簡單，操作條件（jiàn）易於控製，無二次汙染;

　　(5)未來（lái）可采用取之不盡（jìn）、取之不盡的太陽能作為（wéi）激發光催化劑的光源。屠宰汙（wū）水處理設備最大限度的實現了係統（tǒng）的（de）集成，減（jiǎn）少占地麵積；無汙染，無噪聲，無異味，減少二次（cì）汙染（rǎn）；不受（shòu）屠宰（zǎi）汙水量的限製，機（jī）動靈活，可單個使用，也可多個聯合使用；針對性（xìng）強（qiáng），可有效去除屠宰汙水中的（de）有機物以及氨氮；整個屠宰汙水處理設備處理係統配有PLC全自動電（diàn）氣控製係統和設備故（gù）障報警係統，運行安全可靠，平時（shí）一般不需要專人（rén）管理，隻需適（shì）時地（dì）對設備進行維護和保養，管理費用小。
3光電激發和均相催化技術(可溶（róng）性電解質作為催化劑)
通過光、電、催化劑(可溶性電解質)在均相（xiàng）體係中的協同作用，光、電激發、均相催化綜（zōng）合技術大（dà）大加速了染料的降解（jiě），最終分解成過氧化氫、二氧化碳等簡單無害物質。從而實現了（le）有機（jī）汙染的一次性快速處理，大大降低了成本。這項（xiàng）技術涉及到光化學、電化學、催化化學等許多理論（lùn）和實踐問題，以及電極製造和太陽能利（lì）用。它（tā）具有理論和現實意義。
4 ;MPcTS-H2O2 ;體（tǐ）係催化劑
1990年，法國的BU Meunier團隊考慮了氧化（huà）還原酶的需要。將這些酶的葉琳鐵磺化和磺化葉琳（lín）錳的木質素模型和KHS 05或H2O2引入（rù）到造紙廠汙染物TCP的廢水中，並對其（qí）進行了氧化和降解。很明顯，H2O2在這裏是一種 ;清潔氧（yǎng）化劑 ；比KHSO要好得多。酞菁（jīng）衍生物是一類重要的工業染（rǎn）料。磺化金屬酞菁作為（wéi）一種廉價、易得的葉琳類似物，越來越受到人們的關注。
5，總結
本文介紹（shào）了四種（zhǒng）催化劑在廢水處理（lǐ）中的應用（yòng），各有其（qí）特（tè）點和（hé）優點。一般來說，納米TiO2光催化降解技術具有（yǒu）良好的發（fā）展前景，值得繼續（xù）探（tàn）索。中國的水資源（yuán）不（bú）僅供不應（yīng）求，而且汙水汙染（rǎn）情況十分（fèn）嚴（yán）峻（jun4）。處（chù）理不同的汙水時，應（yīng）選（xuǎn）擇不同的方法，選擇不同的催化劑，以更有效地去除（chú）汙水（shuǐ）中的（de）各種汙染物（wù）。當（dāng）然，我們必須不斷創新，不斷開發新的養殖汙水處理技（jì）術，尋求廢水處（chù）理的新催化劑。