微波輻射技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

微波輻射技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

    污水處理研究一直是環(huán)境工程領(lǐng)域中比較重要的分支，隨著科技水平的提高，各種新的處理工藝不斷地被研究開發(fā)。微波輻射處理技術(shù)是一項(xiàng)嶄新的技術(shù)，但其在水處理領(lǐng)域中的發(fā)展速度相當(dāng)驚人。Tai等利用顆?；钚蕴课剿芤褐械谋椒?，然后將活性炭放入功率為1000W的微波爐中輻照，150～180s之后苯酚被完全氧化成H2O和CO2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在微波場(chǎng)中，活性炭表面“熱點(diǎn)”的溫度高達(dá)1200～1800℃。Jou等利用顆粒活性炭吸附水中苯、甲苯和二甲苯(濃度分別為20.0、30.0、23.4mg/L)，吸附后的活性炭用微波輻照。檢測(cè)結(jié)果表明，所有的有機(jī)物均被氧化為CO2和 H2O，活性炭表面某些點(diǎn)位的溫度同樣高達(dá)1200～1800℃，活性炭床層有電弧出現(xiàn)。Liu用微波輻射法氧化甲苯，以V2O5/TiO2為催化劑，反應(yīng)體系達(dá)到500K時(shí)就能使其氧化成苯甲酸（傳統(tǒng)的方法需要在600K的條件下），由于單純的微波能（10-5eV）并不能打開此類化學(xué)鍵，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了在微波場(chǎng)中催化劑表面“熱點(diǎn)”的存在。王金成等采用微波輻射分別去除了廢水中的活性艷藍(lán)KN-R染料。結(jié)果表明，該方法具有快速、高效、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，處理效果與微波輻射功率、輻照時(shí)間和活性碳用量等因素有關(guān)。Radoiu等研究了溶劑（包括正己烷、正庚烷、甲醇和四氫呋喃）和催化劑的種類（包括沸石HZSM5、絲光沸石、蒙脫石KSF和K10、鋁和膨潤土等）以及催化劑的活性對(duì)微波輻射處理2-叔丁基苯酚的影響，在微波輻射下，各種催化劑的活性都有較大的提高，反應(yīng)時(shí)間也比傳統(tǒng)方法短。另外，如果有微波輻射，在較低溫度下反應(yīng)就能進(jìn)行，而傳統(tǒng)方法在同樣溫度下則不能進(jìn)行。

    微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)（MIOP）可以和其它高級(jí)氧化技術(shù)（AOP）聯(lián)合使用，從而縮短處理時(shí)間，提高處理效果。 Kunz利用H2O2/UV/微波來降解乙二胺四乙酸， 6min之后礦化程度超過90%，處理能耗為0.3kW.h/g，而單純的微波輻射或者H2O2/微波輻射工藝則幾乎不能將乙二胺四乙酸完全礦化，H2O2/UV工藝的礦化程度僅為50%左右，用傳統(tǒng)的活性污泥法則需要12d才能達(dá)到同樣的處理效果。Horikoshi以TiO2為催化劑，用可見光/紫外光/微波輻射法處理羅丹明B溶液，處理15min和30min后，TOC分別降低43%和62%，出水溫度在55～67℃之間。如果延長反應(yīng)時(shí)間，剩余的40%左右的TOC仍然能夠被氧化; 而單純用紫外光照射，TOC去除率分別為11%和30%，可見光/紫外光/微波輻射法在氧化過程中產(chǎn)生大量的OH·、O2·、HOO·和染料自由基以及大量的自由電子，這些自由基具有較高的氧化性，能夠迅速氧化羅丹明B。

    目前，微波輻射技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用多是靜態(tài)的或者稱為序批式的，即微波誘導(dǎo)催化氧化和吸附不能同時(shí)進(jìn)行，這就大大限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍，如果能夠?qū)崿F(xiàn)吸附和微波誘導(dǎo)催化氧化同時(shí)進(jìn)行，則能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)處理過程的連續(xù)化，也能夠拓寬微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)（MIOP）的應(yīng)用領(lǐng)域，加快該技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化步伐。

    微波輻射技術(shù)除了能夠氧化水中的難降解有機(jī)物之外，還能夠?qū)ξ鬯M(jìn)行消毒處理和污油的回收等。利用微波輻射技術(shù)可以制備出在水處理中廣泛應(yīng)用的各種混凝劑、助凝劑、水處理用的活性炭等環(huán)保材料，微波輔助制備方法具有明顯的高效、節(jié)能、降耗、無污染等綠色化學(xué)的特征，符合環(huán)境保護(hù)和清潔生產(chǎn)技術(shù)的要求，具有廣闊的研究開發(fā)前景。