一、概述

 

    催化氧化塔催化氧化是目前处理高浓度、难降解有机废水的公认先进技术，该技术的特点是氧化剂在研制的高氧化活性及高稳定催化剂的作用下，达到多相催化氧化的目的，有效的降解废水中的难降解污染物质。反应无须在高温、高压下进行，在通常条件下即可达到反应要求，获得很高的氧化处理效率。在反应器中，废水中的污染物和氧化剂分子扩散到催化剂表面的活性中心，然后污染物和氧化剂分子在催化剂表面上发生催化氧化反应。氧化反应后原来较难处理脂肪烃、多环芳烃、多环芳香化合物等降解为易于生化的小分子化合物，COD去除效果明显，色度可显著降低，B/C大大提高，可再附以常规的物化或生物处理手段。

二、原理

    新型催化氧化的原理就是在表面催化剂存在的条件下，利用强氧化剂——二氧化氯在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物，或直接氧化有机污染物，或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高废水的可生化性，较好地去除有机污染物。在降解COD的过程中，打断有机物分子中的双键发色团，如偶氮基、硝基、硫化羟基、碳亚氨基等，达到脱色的目的，同时有效地提高BOD/COD值，使之易于生化降解。这样，二氧化氯催化氧化反应在高浓度、高毒性、高含盐量废水中充当常规物化预处理和生化处理之间的桥梁。表面催化剂（多种稀有金属类）以活性炭为载体，多重浸渍并经高温处理。

ClO2→HClO3+HCl

ClO2→HCl+HClO

HClO→HClO3+HCl

氯酸和亚氯酸在酸性较强的溶液里是不稳定的，有很强的氧化性，将进一步分解出氧，终产物是氯化物。在酸性较强的条件下，二氧化氯回分解并生成氯酸，放出氧，从而氧化、降解废水中的带色基团与其他的有机污染物；而在弱酸性条件下，二氧化氯不易分解污染物而是直接和废水中污染物发生作用并破坏有机物的结构。因此，pH值能影响处理效果。

从上式可以看出，二氧化氯遇水迅速分解，生成多种强氧化剂——HClO3、HClO2、Cl2、H2O2等，并能产生多种氧化能力极强的活性基团（即自由基），这些自由基能激发有机物分子中活泼氢，通过脱氢反应生成R*自由基，成为进一步氧化的诱发剂；还能通过羟基取代反应将芳烃上的——SO3H、——NO2等基团取代下来，生成不稳定的羟基取代中间体，此羟基取代中间体易于发生开环裂解，直至完全分解为无机物；此外ClO2还能将还原性物质如S2—等氧化。二氧化氯的分解产物对色素中的某些基团有取代作用，对色素分子结构中的双键有加成作用。因此，二氧化氯可以很好的氧化分解水中的酚、氯酚、硫醇、仲胺、叔胺等难降解有机物和硫化物、铁、锰等无机物。

对芳烃类有机物，其降解变化可分为三个阶段：①反应阶段初期，首先出现苯环的烃基化合物，如邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌；②第二阶段出现的产物是苯环结构破坏后的二元酸,开始以顺丁烯二酸为主,浓度较高,随着氧化进程逐渐深入,碳链继续断开,生成小分子的羧酸,如草酸和甲酸,并以草酸为主;③第三阶段为深度氧化阶段,中间产物锐减,产物以二氧化碳为主.即有机物结构降解的趋势为:

苯环类有机物→苯环泾基化→开环生产羧酸→二氧化碳

当苯环上有给电子基时,二氧化氯的氧化效果好,但当苯环上含有吸电子基时,氧化效果就差一些。而不同苯环类物质被二氧化氯催化氧化的难易程度由苯环所连的取代基的给电子的能力强弱所决定。在二氧化氯作催化剂的常温常压催化氧化反应中,苯环上连接不同取代基时降解的普遍规律由易到难排列为:

羟基＞甲氧基＞氨基＞硝基＞氯代基

二氧化氯作催化剂的催化氧化过程对含有苯环的废水有相当好的降解作用,COD的去除率也相当高。但在有机物质的降解过程中,有一些中间产物产生,主要有:草酸、顺丁烯二酸、对苯酚和对苯醌等,这就造成了COD的去除率相对较低,但其B/C比即可生化性大大提高。

三、氧化剂制备

二氧化氯采用现场制备的方法,在塔式喷淋反应器内,用氯酸钠与盐酸在催化剂存在的条件下反应,生成二氧化氯,反应方程式如下:

NaClO3+HCl 催化氧化塔出水进行配水是为了降低含盐量，使之能更好地进行生化处理；

(4)去除率≥70% ；色度去除率≥95 ；挥发酚去除率≥99% ；苯氨类去除率≥95%；硝基苯类去除率≥95% ；去除率≥99%。