Temir-po'lat sanoati jadal rivojlanishi natijasida ko'p miqdorda tozalanishi qiyin bo'lgan sanoat chiqindi suvlari, ayniqsa koksli, ko'p miqdorda zaharli, zararli va parchalanishi qiyin bo'lgan yuqori konsentratsiyali organik moddalar paydo bo'ldi. U murakkab tarkibi va suv sifati va hajmining katta o'zgarishi xususiyatlariga ega. Koksli oqava suvlarni tozalash odamlarni tashvishga solmoqda. E'tibor bering. Hozirgi vaqtda koksli oqava suvlarni tozalash asosan an'anaviy biologik tozalash usullari, flokulyatsiya va ivish usullari va adsorbsion usullardir. Koksli oqava suvlarning biologik parchalanishi yomon va uni biokimyoviy tozalashdan oldin ko'p miqdorda suyultirish kerak. Bundan tashqari, COK (kimyoviy kislorodga bo'lgan talab) va ammiak azotining biokimyoviy oqimi bir vaqtning o'zida standartga javob berishi qiyin bo'lganidan keyin uni qayta ishlash kerak. Biroq, ba'zi ilg'or tozalash texnologiyalari yuqori ishlov berish xarajatlariga ega va ba'zi toksik va zararli moddalarni butunlay yo'q qilish qiyin va ular ikkilamchi ifloslanishga moyil. Koksli oqava suvlarni tozalashning hozirgi holatidan kelib chiqib, samarali va ekologik toza tozalash texnologiyalarini o'rganish juda zarur.
Kengaytirilgan oksidlanish jarayoni (AOPs) organik ifloslantiruvchi molekulalarga hujum qilish va natijada CO2, H2O va boshqa toksik bo'lmagan organik ifloslantiruvchi moddalarni oksidlash uchun reaktsiya tizimida hosil bo'lgan o'ta faol gidroksil radikallarini (· OH) qo'llaydi. Kichik molekula kislotasi yashil, ekologik oqava suvlarni tozalashning do'stona va samarali texnologiyasi. Hozirgi vaqtda oksidlanishning ilg'or texnologiyalari asosan kimyoviy oksidlanish, fotokimyoviy oksidlanish, fotokatalitik oksidlanish, nam katalitik oksidlanish va boshqalarni o'z ichiga oladi, chunki AOPlar kuchli oksidlanish va ish sharoitlarini oson nazorat qilishning afzalliklariga ega, chunki ular so'nggi yillarda tobora ko'proq e'tiborni torta boshladi.
▶ Kimyoviy oksidlanish
Bu usulda kimyoviy yoki oksidlovchi moddalar ishlatiladi, ular suyuq yoki gazsimon noorganik yoki organik moddalarni ozgina zaharli yoki toksik bo'lmagan moddalarga aylantirish yoki ularni oson ajraladigan shakllarga aylantirish uchun ishlatiladi. Suvni tozalash sohasida tez -tez ishlatiladigan oksidlovchilar ozon, vodorod periksidi, kaliy permanganat va boshqalardir. Oqova suvlarni fenol bilan tozalash jarayonida ozon va vodorod periksni qo'llash eng keng tarqalgan hisoblanadi.
Hozirgi kunda dunyoning ko'plab mamlakatlari ozonni dezinfeksiya qilish uchun ishlatgan, ayniqsa Evropada, ozon suv o'simliklarida suv tozalashda ishlatiladi. Ozon oksidlanish tizimiga qattiq katalizatorlar qo'shing, masalan, katta sirtli faollashtirilgan uglerod. Ozon va faol uglerod bir vaqtning o'zida katalitik rol o'ynaydi va ozon oksidlanishidan keyin kichik molekulali mahsulotlarni o'zlashtira oladi. Ikkalasi birgalikda eritmadagi OH ni oshiradi. Ko'proq gidroksil radikallarini hosil qilish uchun sinergik ta'sir ko'rsatadi.
Vodorod peroksid kuchli oksidlovchi hisoblanadi. Bu gidroksidi eritmada tez oksidlanish reaktsiyasiga ega va reaktsiya eritmasiga nopoklik ionlarini keltirmaydi. Shuning uchun u har xil organik yoki noorganik ifloslantiruvchi moddalarni davolashda yaxshi ishlatiladi. Vodorod periksidi uzoq vaqt davomida sanoat chiqindi suvlarida CODni olib tashlash uchun ishlatilgan. Chiqindi suvlarni tozalashda kimyoviy oksidlanishdan foydalanish narxi oddiy fizik va biologik usullardan yuqori bo'lsa -da, bu usul toksik kabi boshqa tozalash usullari bilan almashtirib bo'lmaydigan ta'sir ko'rsatadi. Xavfli yoki biologik bo'linmaydigan oqava suvlarni oldindan hazm qilish, yuqori konsentratsiyali/past oqimli oqava suvlarni oldindan tozalash va hk. Yuqori konsentratsiyali barqaror refrakter birikmalarni degradatsiyalash uchun faqat vodorod peroksiddan foydalanishning ta'siri yaxshi emas. Buni o'tish metall tuzlari yordamida yaxshilash mumkin. Eng keng tarqalgan usul - faollashtirish uchun temir tuzlaridan foydalanish.
▶ Fenton' ning reaktiv usuli.
Eriydigan qora tuz va vodorod peroksiddan tashkil topgan ma'lum bir nisbatda tuzilgan Fenton reaktivi ko'plab organik molekulalarni oksidlay oladi va tizim yuqori harorat va yuqori bosimni talab qilmaydi. Reaktivdagi Fe2+ vodorod peroksidning parchalanishini boshlashi va targ'ib qilishi, shu bilan gidroksil radikallarini hosil qilishi mumkin. Fenol, xlorofenol, xlorobenzol va nitrofenol kabi ba'zi zaharli va zararli moddalar Fenton [39G] reaktivi va Fentonga o'xshash reagent bilan oksidlanishi mumkin.
Vodorod peroksid va ozon kombinatsiyasi va vodorod periks va ultrabinafsha kombinatsiyasi Fenton texnologiyasi deb ataladi va uning printsipi asosan Fenton texnologiyasi bilan bir xil.
▶Fotokimyoviy oksidlanish
Bu usul yorug'lik ta'siri ostida o'tkaziladigan kimyoviy reaktsiya. Bu ma'lum bir to'lqin uzunlikdagi elektromagnit nurlanishni yutish uchun molekulalarni talab qiladi va molekulyar qo'zg'alish holatini hosil qilish uchun hayajonlanadi, so'ngra kimyoviy jihatdan boshqa barqaror holatga o'tadi yoki issiqlik reaktsiyasini boshlaydigan oraliq mahsulotga aylanadi. Oddiy ultrabinafsha nurlanishining parchalanish ta'siri kuchsizdir. Ultrabinafsha nurli oksidlanish usuliga tegishli miqdorda oksidlovchi moddalarni (H2O2, O3 va boshqalar) kiritish orqali oqava suvlarni tozalash effektini sezilarli darajada optimallashtirish va degradatsiyani tezlashtirish mumkin. Organik moddalarni fotodegradatsiyalashning ikkita usuli bor: to'g'ridan -to'g'ri fotodegradatsiya va bilvosita fotodegradatsiya. Birinchisi, yorug'lik energiyasini o'zlashtirgandan so'ng, atrofdagi muhitdagi moddalar bilan organik moddalar molekulalarining to'g'ridan -to'g'ri reaktsiyasini bildiradi; ikkinchisi organik muhitda mavjud bo'lgan ba'zi moddalarni nazarda tutadi Yorug'lik energiyasini hayajonlangan holatga singdirish va keyin organik moddalar va ifloslantiruvchi moddalarning reaktsiyasini qo'zg'atish. Ular orasida organik moddalarning bilvosita yorug'lik degradatsiyasi muhimroqdir.
Fotokimyoviy oksidlanish usulida ishlatilishi mumkin bo'lgan to'lqin uzunligi diapazoni 200nm ~ 700nm, ya'ni ultrabinafsha va ko'rinadigan yorug'lik diapazoni. Fotokimyoviy oksidlanish havoning ifloslanishini nazorat qilish va oqava suvlarni tozalashda qo'llaniladi. Oksidantlar turiga ko'ra UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton va boshqa tizimlarga bo'linishi mumkin. Tizimdan qat'i nazar, fotokimyoviy reaktsiyalar, odatda, gidroksil radikallarini hosil qilib, organiklarni parchalaydi.
Masalan, UV/O3 tizimida ozon suyuq fazasi ultrabinafsha nurlanish ta'sirida gidroksil radikallarini hosil qilish uchun parchalanadi va ultrabinafsha yutilish tezligi maksimal 253.7nm ga etadi, bu ko'pchilik organik moddalarni CO2 va suvga oksidlashi mumkin. sanoat chiqindi suvlarida temirni tozalash uchun. Siyanat, organik birikmalar, azotga asoslangan kislotalar, spirtlar, pestitsidlar, tarkibida azot, oltingugurt yoki fosfor bo'lgan organik birikmalar, xlorli organiklar va boshqa ifloslantiruvchi moddalar.
▶Fotokatalitik oksidlanish
Bu usulda fotokatalizator (fotokatalizator deb ham ataladi) ma'lum to'lqin uzunlikdagi yorug'lik manbai nurlanishi ostida katalitik ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun atrofdagi suv molekulalari va kislorod juda faol · OH- va · O2 erkin ionini hosil qiladi. guruhlar. Fotokatalitik oksidlanish texnologiyasi TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 va Fe3O4 kabi katalizatorlardan foydalanadi.
TiO2 - eng ko'p ishlatiladigan katalizator. Fotokatalitik reaktsiyada TiO2 ning fotokatalitik faolligiga asosan kristall fazasi, don hajmi va o'ziga xos sirt maydoni ta'sir qiladi. Kristal fazasi aniqlanganda, kristalli donning kattaligi va o'ziga xos sirt maydoni TiO2 fotokatalizining muhim omiliga aylanadi. Zarrachalarning kattaligi qanchalik kichik bo'lsa, fotogeneratsiyalangan elektronlar va teshiklarning tarqalish vaqti qisqaradi va o'ziga xos sirt maydoni qanchalik katta bo'lsa, suvdagi ifloslanishni yutish shunchalik samarali bo'ladi. Fotokatalitik ish faoliyatini yaxshilaydigan modda. Katalizator zarrachalarining o'lchami nanometr darajasiga yetganda, u yorug'lik yutilish tezligini va foydalanish tezligini yaxshilash uchun kvant effektini ham ishlab chiqarishi mumkin, bu hozirgi katalizator tadqiqotining muhim yo'nalishi hisoblanadi.
Fotokatalitik oksidlanish toksik bo'lmagan xususiyatlarga va oddiy ish sharoitlariga ega. Ultrabinafsha nurlar, simulyatsiya qilingan quyosh nuri va quyosh nuri yorug'lik manbalari sifatida ishlatilishi mumkin, va tabiiy sharoitlar (masalan, havo) katalizatorlar sifatida ishlatilishi mumkin. U yuqori faollikka, yaxshi barqarorlikka ega va organik holga keltirishi mumkin. Ifloslantiruvchi moddalar butunlay parchalanadi va ikkilamchi ifloslanish yo'q. So'nggi yillarda turli xil ifloslantiruvchi moddalarni yo'q qilish uchun tabiiy yorug'likdan to'liq foydalanish uchun odamlar katalizatorlarning sirt modifikatsiyasi deb ham ataladigan qo'zg'aluvchan nurning to'lqin uzunligi diapazonini kengaytirish va katalitik faollikni yaxshilash borasida ko'p ishlarni amalga oshirdilar. TiO2 ning o'tish metalli dopingi qimmatbaho metallarni yotqizish orqali yangi modifikatsiyalangan energiya darajasini hosil qilishi mumkin va shu bilan uning fotorezsiya diapazonini kengaytiradi. Fotosensitizatsiya kabi modifikatsiyalash usullari fotokatalitik ish faoliyatini yaxshilashi mumkin.
Fotokatalitik oksidlanishning qo'llaniladigan sohalari asosan bo'yalgan oqava suvlarni, yuqori konsentratsiyali organik oqava suvlarni tozalash va ichimlik suvini tozalashning ilg'or bosqichida parchalanishi qiyin bo'lgan mikro-ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashni o'z ichiga oladi. Oddiy sharoitlarda TiO2 fotokatalitik oksidlanishini faqat ultrabinafsha nurlar to'lqin uzunligi diapazonida bajarish mumkin, bu esa fotokatalitik texnologiyaning ommalashishi va qo'llanilishini cheklaydi. Bundan tashqari, fotokatalitik oksidlanish reaktorlarini ishlab chiqish hali etuk emas va keng ko'lamli ishlov berishga erishish qiyin.
▶Nam oksidlanish
Bu usul oksidlovchilar yordamida oqava suvlardagi organik moddalarni karbonat angidrid va suvga yuqori harorat va yuqori bosim ostida oksidlaydi va shu bilan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlaydi. Usul keng qo'llanilish diapazoni, yuqori ishlov berish samaradorligi, ikkilamchi ifloslanishlar, tez oksidlanish tezligi, qayta tiklanadigan energiya va foydali materiallarning xususiyatlariga ega. Yaponiya va Amerika Qo'shma Shtatlarida bunday usul muhandislikda qo'llanilgan, zamonaviy texnologiyalar va rivojlanish istiqbollari keng. Biroq, bu usulning ham muammosi bor, ya'ni nam oksidlanish odatda yuqori harorat va yuqori bosim sharoitida bajarilishi kerak. Qidiruv mahsulot ko'pincha organik kislota bo'lib, u yuqori uskunali materiallarni, qimmat katalizatorlarni talab qiladi va faqat kichik oqim va yuqori konsentratsiyali oqava suvlarga mos keladi.
Nam oksidlanish usullari ikki turni o'z ichiga oladi: subkritik suv oksidlanishi va superkritik suv oksidlanishi. Superkritik suv oksidlanish texnologiyasi chiqindilarni tozalashning yangi va yuqori samarali texnologiyasini nazarda tutadi, bunda suv o'ta kritik sharoitda organik ifloslantiruvchi moddalarni tozalash uchun oksidlanadi. Ma'lum bir harorat va bosim ostida deyarli barcha organik moddalar qisqa vaqt ichida to'liq oksidlanib parchalanishi mumkin, bu esa chiqindi suvlarni tozalash muddatini ancha qisqartiradi. Davolash moslamasi to'liq yopiq, bu joyni tejaydi va ikkilamchi ifloslanishga ega emas.
Superkritik suvda tuzning eruvchanligi sezilarli darajada kamayadi, organik moddalarning eruvchanligi esa sezilarli darajada oshadi. Masalan, benzol, geksan, N2, O2 va boshqalar suv bilan to'liq aralashishi mumkin, bu esa zichlik, yopishqoqlik va diffuziya koeffitsientining o'zgarishiga olib keladi. Zichlik oshishi bilan diffuziya koeffitsienti kamayadi. Nam oksidlanish texnologiyasi yuqori harorat va bosimdan foydalanganligi uchun suvning zichligi pasayadi, diffuziya koeffitsienti kattalashadi va massa uzatish tezligi keskin oshadi.
Nam oksidlanishning qo'llaniladigan sohalari asosan pestitsidli chiqindi suvlarni tozalash, oqava suvlarni fenol bilan tozalash, oqava suvlarni va loyni tozalash va bo'yash va boshqalarni o'z ichiga oladi. Yuqorida aytilgan oqava suvlarni nam oksidlanish bilan tozalashdan so'ng, toksiklik sezilarli darajada kamayadi va biologik parchalanish yaxshilanadi. Biokimyoviy tozalash yordamida oqava suvlarni to'kish mumkin.
Oksidlanishning ilg'or texnologiyasi organik ifloslantiruvchi moddalarni karbonat angidrid va suvga aylantirishi mumkin. Bu ekologik toza jarayon, lekin ifloslantiruvchi moddalarni degradatsiyalashda qayta ishlashning yuqori xarajatlari" darboğaz" uning targ'ibotini cheklash. Xitoyda (GG) 39-sonli ilg'or oksidlanish texnologiyasi, Fenton usuli va ozon oksidlanish texnologiyasi singari, amalda suvni tozalashda ishlatilgan, qolganlari asosan laboratoriya yoki kichik sinov bosqichida. Ilg'or oksidlanish texnologiyasi, jiddiy uskunalar korroziyasi va oz miqdordagi tozalangan suvning yuqori sarmoyasi va tozalash narxining kamchiliklarini hal qilib, uni haqiqiy sanoatda qo'llanishini tezlashtirish mumkin. Oldinga oksidlanish texnologiyasining rivojlanish yo'nalishini quyidagicha umumlashtirish mumkin:
Ulardan biri shundaki, fotokatalitik oksidlanish texnologiyasi va ozon oksidlanish texnologiyasi kabi ba'zi texnologiyalar chiqindi suvlarning biologik parchalanishini yaxshilashi mumkin, lekin kokslashuvchi oqava suvlarni alohida tozalash qiyin va qimmat. Koksli oqava suvlarning biologik toksikligini kamaytirish va biologik parchalanishni yaxshilash uchun uni biokimyoviy texnologiya bilan birlashtirish mumkin. , Va keyin davolash uchun kam iste'molli va yuqori samarali biokimyoviy usullardan foydalaning.
Ikkinchidan, nam katalitik oksidlanish va superkritik suv oksidlanish kabi texnologiyalar yuqori uskunalarga talab va yuqori ishlov berish xarajatlariga ega. Reaktor materiallari va arzon katalizatorlar uchun maxsus tadqiqotlar va ishlanmalar olib borilishi mumkin. Koksli chiqindi suvlarni tozalashda tozalash qiyin bo'lgan oqava suvlarni, masalan, qolgan ammiakni boshqa chiqindi suvlar bilan aralashtirib yubormaslik, oqava suvlar miqdorini ko'paytirish, keyin tozalash uchun yuqorida aytib o'tilgan ilgari oksidlovchi moddalardan foydalanish kerak emas.
Uchinchisi-oddiy tuzilishga ega, yuqori rentabelli, tabiiy yorug'lik va uzoq muddatli barqaror ishlashga ega bo'lgan reaktorni loyihalash, fotokimyoviy oksidlanish va fotokatalitik oksidlanish texnologiyasini davolash samaradorligini oshirish va uni koagulyatsiya, adsorbsiya va boshqa texnologiyalar bilan birlashtirish.