废水处理的湿式氧化和催化湿式氧化

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一、技术原理

湿式氧化法简称 WAO，该工艺最初由美国F.J.Zimmermann在1944年研究提出，用于造纸黑液，并取得了多项专利，故也称齐默尔曼法。是在高温高压下，利用氧化剂将废水中有机物氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的。随后氧化工艺得到迅速发展，应用范围从回收有用化学品和能量进一步扩展到有毒有害废弃物的处理。

湿式氧化法一般在高温（150-350℃）和高压（5-20MPa）下，用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，生成二氧化碳和水等小分子物质的技术。一般有两个步骤：①空气中的氧从气相向液相的传质过程；②溶解氧与基质之间的化学反应。

催化湿式氧化技术：为了提高处理效率和降低处理费用，20世纪70年代衍生了以WAO为基础的，使用高效、稳定的催化剂的湿式氧化技术，即催化湿式氧化技术，简称CWAO。

在传统的湿式氧化处理体系中加入催化剂降低反应的活化能，从而在不降低处理效果的情况下，降低反应温度和压力,用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，生成二氧化碳和水等小分子物质的技术。

二、超临界水氧化技术原理

湿式氧化法包括两种类型：次临界水氧化和超临界水氧化。

超临界水氧化技术，是指水在超临界条件下氧化处理有机污染物的一种新兴、高效的废物处理技术。在一定温度、压力下，几乎所有有机物在很短时间内都可彻底氧化分解，大大缩短了废水处理的时间，处理装置全封闭，节约空间且无二次污染。

在超临界状态下的水，盐的溶解度明显降低，而有机物溶解度明显增大，如苯、己烷、N2、O2等可与水完全互溶，使其密度、黏度和扩散系数发生变化。扩散系数随密度增加而减小，由于湿式氧化技术采用较高的温度和压力，使水的密度减小，扩散系数变大，传质速度剧增。

三、湿式氧化在实际应用中的局限性

①湿式氧化一般要求在高温高压的条件下进行，其中间产物往往为有机酸，故对设备材料的要求比较高，须耐高温、高压，并耐腐蚀，因此设备费用大，系统的一次性投资高；

②由于湿式氧化反应中需维持在高温高压的条件下进行，故仅适于小流量高浓度的废水处理，对于低浓度大水量的废水则很不经济；

③即使在很高的温度下，对某些有机物如多氯联苯、小分子羧酸的去除效果也不理想，难以做到完全氧化；

④湿式氧化过程中可能会产生毒性更强的中间产物。在湿式氧化法的基础上发展起来的催化湿式氧化法，通过投加催化剂提高该技术的氧化能力、 降低反应温度和压力，从而降低了投资和运行成本，扩大了该技术的应用范围，成为湿式氧化法研究的热点。催化湿式氧化法常用的催化剂有Fe、Cu、Mn、Co、Ni、Bi、Pt等金属元素或其中几种元素的组合。

四、应用范围

湿式氧化可应用于电镀、炼焦、化工、石油及合成工业产生的高浓度废水的处理。特别是一些有毒性物质、难以用其他方法处理的污水，如有机农药、染料、合成纤维、易燃易爆物质及难以生物降解的高浓度废水。