电化学氧化法降解硝基苯废水的研究(2)
1.2 硝基苯废水处理方法
国内外常规的处理硝基苯废水的方法主要有物理法、化学法和生物法[2]。物理法包括汽提法、萃取法和吸附法；化学法包括均相催化氧化法、非均相催化氧化法、光催化氧化法、电化学催化氧化法和超临界水氧化技术等；生物法主要是通过筛选和驯化，得到能够有效降解硝基苯的菌群来实现[3]。
1.2.1 物理法
汽提法的原理是在恒温条件下，两种溶液互溶度极小，则每一液相具有自身固定的蒸汽压，与各相的量无关。硝基苯与水属于不互溶液体，所以硝基苯废水遵循这一原理。当废水被加热沸腾并保持这种状态，使体系处于恒温时，就可以从气相中获得比液相中浓度高很多的硝基苯和水的混合物。汽提法处理高浓度硝基苯废水，工艺上较为可行，然而，汽提塔的蒸汽消耗量较大，一般占硝基苯生产蒸汽总消耗量的30%以上。
萃取法利用溶质在两种互不溶的液相间分配性质的差异来实现液-液间的传质过程。它是实现高浓度有机工业废水资源回收的重要技术之一。沙耀武等[4]用四氯化碳做萃取剂处理高浓度硝基苯废水，三次萃取后硝基苯浓度由2300mg/L降至80mg/L。目前用于废水中有机物的萃取技术尚不够成熟，可选择用于硝基苯的萃取剂有限。
吸附法是指通过某些介质表面对有机物的吸附作用，将有机物从水中出去的水处理技术。一般多用活性炭和大孔吸附树脂等作为吸附剂，处理效果极佳。徐中其[5]等的研究表明活性炭纤文（ACF）的吸附量较大，且吸附速度极快。然而使用吸附剂的缺点是成本过高，且无法实现硝基苯的彻底降解。
1.2.2 化学法
均相催化氧化法是利用O3/H2O2复合氧化剂诱发羟基自由基，加快硝基苯的氧化速率。其中，Fenton试剂（H2O2/Fe2+）是一种均相催化氧化法。在Fe2+催化作用下，H2O2能产生两种活泼的氢基自由基（HO2和OH）,可以与废水中的有机污染物发生反应，使其分解或改变其电子云密度与结构，有利于凝聚和吸附过程的进行，进而引发和传播自由基链反应，使许多生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机污染物被降解去除。但由于H2O2价格较高，致使Fenton试剂对工业废水的一步处理法难以推广。
非均相催化氧化法中，ZnO、Fe2O3、TiO2、CdS是四种常见的半导体催化剂。TiO2因具有化学稳定性高、无毒、易得等优点而成为较理想的催化剂[6]。程沧沧等[7]以TiO2作催化剂,引入Fenton试剂作氧化剂,使硝基苯类化合物从8.05mg/L降至0.41mg/L。
光催化氧化法氧化能力强，反应条件温和。臭氧、过氧化氢在紫外光的照射下，均可激发产生羟基自由基(•OH），现已证实将紫外光引入Fenton试剂，可大大提高Fenton试剂的氧化性能。胡德文[8]等对UV-H202-Fe2+体系下的硝基苯光降解情况进行了研究。结果表明，质量浓度为50 mg/L的硝基苯经过1h照射，降解率可达91.7%。
电化学催化氧化法因能量效率高、可实现自动控制、具有很强的环境相容性、设备占地面积小、经济有效等优点[9]，而成为了一类具有竞争力的技术[10]。郭香会[11]等利用脉冲放电等离子体技术处理硝基苯废水，结果表明，在酸性和碱性条件下，均有利于硝基苯的降解。
超临界水氧化(SCWO)技术是一种能够彻底破坏有机污染物结构的新型水处理技术。超临界水是温度大于或等于374.2 、压力大于或等于22.1MPa时的气液临界状态的水，可与氧完全混合[12]。在氧存在的条件下，废水进入SCWO装置，有机污染物均可被氧化成二氧化碳、水和氮气，在不产生有害副产物情况下得到彻底地降解。赵朝成等[13]对超临界水氧化技术处理硝基苯废水进行了研究，反应时间10min硝基苯脱除率达99.9%。Lee等[14]研究了硝基苯的SCWO反应机理和动力学。在无氧条件下，硝基苯在超临界水中的分解产物主要是苯和亚硝酸盐，同时亚硝酸盐被还原为氮气。硝基苯的浓度和超临界水的密度均对分解动力学的影响甚微。在有氧条件下，硝基苯的分解速率有相当大的提高，氧化生成了一系列芳香族化合物，包括苯胺。苯酚、二苯基腈和二苯呋喃，而硝基苯中的氮主要被还原为氮气。
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