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微波诱导活性炭催化氧化技术已成为研究热点之一

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微波诱导活性炭催化氧化技术已成为研究热点之一

发布日期:2019-12-27 作者: 点击:

    活性炭作为一种优良的吸附剂已在废水处理中得到广泛应用,同时活性炭还是一种电阻型吸波材料,干燥后的活性炭在微波辐照下能快速吸波升温,20s时温度即可达到1000℃以上。活性炭的强吸波性使其可作为“敏化剂”,已广泛用于微波法治理环境污染物中。微波诱导活性炭催化氧化技术,已成为国内外处理高浓度难降解有机废水的研究热点之一。我们对微波诱导活性炭催化氧化的机理进行了论述,并对该技术的处理效果、发展方向进行了分析,以期为工程应用提供理论指导。

    目前研究认为微波诱导活性炭催化氧化的反应机理为“热点效应”与“羟基自由基理论”。

    “热点效应”又称“过热效应”,即活性炭强烈吸收微波能,其某些表面点位很快达到高温,从而形成活性中心,当溶液中的有机物与这些点位接触时即可发生化学反应,最终降解为CO2和H2O,同时在催化剂-活性炭表面产生空位,重新吸附溶液中的有机分子,这一动态平衡的不断进行导致反应器中的有机物分子逐渐被降解。研究发现当活性炭投加量达到一定比例时,微波场中的活性炭会出现“打火”现象。彭金辉等。研究认为微波加热活性炭时,活性炭并不是被整体加热,而是在表面处的某些点位产生“打火”,从而被迅速加热,即使活性炭温度达到950℃,也会发生类似现象。HuashanTai等,利用颗粒活性炭吸附水溶液中的苯酚,之后将活性炭放入功率为1000W的微波炉中辐照,150~180s后苯酚完全降解成H2O和CO2。实验结果表明,在微波场中活性炭表面“热点”处的温度高达1200~1800℃,正是这些“热点”处理分解水中的有机物。

    微波催化氧化法的羟基自由基理论是近年来提出的。羟基自由基(·OH)氧化性极强,可诱发一系列自由基链反应,直接降解水中的各种污染物,然后将污染物降解为CO2、H2O和其他矿物盐。羟基自由基氧化效率高、氧化速度快,是许多高级氧化工艺如湿式氧化法、超临界水氧化法、光化学氧化法、电化学氧化法、声化学氧化法及相应催化氧化法的氧化主体。

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