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微波誘導活性炭催化氧化技術已成為研究熱點之一

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微波誘導活性炭催化氧化技術已成為研究熱點之一

發布日期:2019-12-27 作者: 點擊:

    活性炭作為一種優良的吸附劑已在廢水處理中得到廣泛應用,同時活性炭還是一種電阻型吸波材料,干燥后的活性炭在微波輻照下能快速吸波升溫,20s時溫度即可達到1000℃以上。活性炭的強吸波性使其可作為“敏化劑”,已廣泛用于微波法治理環境污染物中。微波誘導活性炭催化氧化技術,已成為國內外處理高濃度難降解有機廢水的研究熱點之一。我們對微波誘導活性炭催化氧化的機理進行了論述,并對該技術的處理效果、發展方向進行了分析,以期為工程應用提供理論指導。

    目前研究認為微波誘導活性炭催化氧化的反應機理為“熱點效應”與“羥基自由基理論”。

    “熱點效應”又稱“過熱效應”,即活性炭強烈吸收微波能,其某些表面點位很快達到高溫,從而形成活性中心,當溶液中的有機物與這些點位接觸時即可發生化學反應,最終降解為CO2和H2O,同時在催化劑-活性炭表面產生空位,重新吸附溶液中的有機分子,這一動態平衡的不斷進行導致反應器中的有機物分子逐漸被降解。研究發現當活性炭投加量達到一定比例時,微波場中的活性炭會出現“打火”現象。彭金輝等。研究認為微波加熱活性炭時,活性炭并不是被整體加熱,而是在表面處的某些點位產生“打火”,從而被迅速加熱,即使活性炭溫度達到950℃,也會發生類似現象。HuashanTai等,利用顆粒活性炭吸附水溶液中的苯酚,之后將活性炭放入功率為1000W的微波爐中輻照,150~180s后苯酚完全降解成H2O和CO2。實驗結果表明,在微波場中活性炭表面“熱點”處的溫度高達1200~1800℃,正是這些“熱點”處理分解水中的有機物。

    微波催化氧化法的羥基自由基理論是近年來提出的。羥基自由基(·OH)氧化性極強,可誘發一系列自由基鏈反應,直接降解水中的各種污染物,然后將污染物降解為CO2、H2O和其他礦物鹽。羥基自由基氧化效率高、氧化速度快,是許多高級氧化工藝如濕式氧化法、超臨界水氧化法、光化學氧化法、電化學氧化法、聲化學氧化法及相應催化氧化法的氧化主體。

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