我國油田每年有大量的含油污水外排,目前使用的污水處理技術不能有效地處理此類污水,開發適合我國油田污水處理新技術具有重要意義[1]。COD(ChemicalOxygenDemands)即化學需氧量,是指在一定的條件下,用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量,以氧的毫克/升來表示,COD反映了水中受還原性物質污染的程度。石油污水處理中使COD達標排放一直是環境治理的一大難題。本文研究了超聲、納米TiO2光催化單獨處理及聯合處理石油污水COD的效果,發現聯合處理石油污水時降解效果明顯。兩種方法聯合使用,實現了石油污水的深度降解、達標排放的目的。為常溫下有效降解石油污水中COD提供了新方法,探索了新途徑。

　　納米TiO2光催化及超聲作用機理[2]

　　水中有機物的光化學分解是利用半導體光催化氧化作用分解有機污染物。半導體光催化反應機理是能量大于禁帶寬度的光照射到半導體催化劑上時,其滿帶上的電子被激發,越過禁帶進入導帶,同時在滿帶上產生相應的空穴。若半導體處于溶液中,則在電場的作用下電子與空穴分離并移到離子表面的不同位置。光生空穴有很強的得電子能力,可奪取半導體顆粒表面的有機物或溶劑中的電子,使原來不吸收入射光的有機物被活化氧化,而電子受體則通過接受表面上的電子而被還原。不但光穩定性好,反應活性也很大,所以在光催化劑去除有機污染物的研究中,一般均采用作為催化劑。為了使催化反應能順利進行,在以顆粒為催化劑的體系中鼓入空氣,空氣中的氧氣將電子捕獲。為了有效利用催化劑的光照表面積,應使用小顆粒的TiO,但在水處理后要除去加入的TiO2顆粒。超聲波在有機污染廢水處理中的作用原理,源于超聲的空化效應在廢水處理中產生以下3種作用:在液相聲化學反應過程中,超聲在水中傳播時,由空化效應形成的特殊條件足以使水中的OH鍵斷裂形成自由基,并進而形成游離氧及H2O2。溶于水中的有機物與聲化作用產生的自由基和H2O2進行反應,從而使有機污染物被直接分解或氧化降解。聲場在媒質中產生機械擾動,產生壓力、張力、切應力、壓縮等物理現象,從而強化過程的動量傳遞、熱量傳遞及質量傳遞的速率,提高和改善廢水處理過程的速率和效果。利用超聲的空化效應,在氣泡崩潰時產生的強烈的沖擊波和高速射流能破壞固—液、液—液及氣—液界面上的滯離層,使電極及催化劑表面更新為多相系統有效混合、分散或凝聚。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

　　納米TiO2和超聲聯合處理

　　通過優化試驗,實驗時加入14g實驗制備的納米TiO2,取電流0.3A、電壓42V,采取間歇作用方式,作用65min后取樣測定。降解后的COD為122.4mg/L,基本達到了排放標準,降解率為46.8%,比納米TiO2光催化單獨作用增加了15%。在以TiO2為催化劑的光催化處理過程中,TiO2微小顆粒的分散以及處理結束后TiO2的回收是該過程工業化的難題。采用超聲波的分散效應,可使TiO2均勻分散,以有利于提高其催化活性,在TiO2的回收處理中,改變操作條件,可使TiO2盡快凝聚沉降。光催化法處理有機污染物是一種有效的方法,結合超聲輻射,利用聲的表面清洗、顆粒分散及強化傳質效應,可大大增加反應效率。超聲與紫外光加催化氧化法聯合使用能降解石油污水中的COD,使其達到排放標準。

　　結論

　　(1)超聲和納米光催化都能有效降解石油污水的COD,但單獨作用時,不能深度降解石油污水中的COD。

　　(2)超聲和納米光催化聯合作用能深度降解石油污水的COD,降解率達到46.8%,降解后達到了排放標準。