三相催化氧化是指在催化劑的催化作用下，加入廢水中的氧化劑催化生成氧化能力極強(qiáng)的自由基，如·OH羥基自由基。·OH羥基自由基是僅次于氟的強(qiáng)氧化劑，可以對(duì)范圍很廣的有機(jī)物進(jìn)行無(wú)選擇氧化，在必要的條件下將會(huì)使有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，還可以使無(wú)機(jī)物氧化或轉(zhuǎn)換。
三相催化氧化的主要機(jī)理為：
1）、污染物質(zhì)被催化劑吸附，與活性組分以活化絡(luò)合物形式結(jié)合，使吸附量大大提高,污染物在催化劑表面具有很高濃度。
2）、催化劑對(duì)氧化劑的強(qiáng)烈吸附作用,使氧化劑在催化劑表面也具有很高濃度。
3）、經(jīng)表面改性后的催化劑表面存在著大量含氧基團(tuán),受氧化劑的激發(fā)產(chǎn)生多種氧化能力極強(qiáng)的自由基,如·OH，促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行。這樣在催化劑表面強(qiáng)氧化劑與有機(jī)物的濃度很高，反應(yīng)條件得到改善，效率大大提高。此外有機(jī)物與氧化劑在催化劑表面的不斷吸附、消耗、脫附的動(dòng)態(tài)過(guò)程也大大提高了催化劑的壽命。
三相催化氧化技術(shù)系列根據(jù)選擇的氧化劑不同可以分為雙氧水催化氧化、二氧化氯催化氧化、臭氧催化氧化、亞氯酸鈉催化氧化等多個(gè)系列。
一、雙氧水催化氧化
雙氧水催化氧化有機(jī)物的反應(yīng)，是過(guò)氧化氫在催化劑催化作用下生成·OH羥基自由基，同時(shí)引發(fā)更多的自由基，如·OH2、·O2-等，這些自由基與有機(jī)物發(fā)生作用：
R-H+·OH→R·+ H2O X-+·OH→·X+ OH-生成的R·和·X進(jìn)一步與自由基反應(yīng)，使有機(jī)物礦化或轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)，從而去除部分有機(jī)物，并提高可生化性。
二、二氧化氯催化氧化
二氧化氯催化氧化法的基本原理是在催化劑存在的條件下,利用二氧化氯的強(qiáng)氧化性,在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)。二氧化氯遇水迅速分解,生成多種強(qiáng)氧化劑——HCLO、HCLO2,CL2,等,并能產(chǎn)生多種氧化能力極強(qiáng)的活性基團(tuán)(即自由基),這些自由基能激發(fā)有機(jī)物分子中活潑氫,通過(guò)脫氫反應(yīng)生成Ｒ·白由基,成為進(jìn)一步氧化的誘發(fā)劑;還能通過(guò)逐基取代反應(yīng)將芳烴上的-ＳＯ2Ｈ、-ＮＯ2等基團(tuán)取代下來(lái),生成不穩(wěn)定的逐基取代中間體,此羧基取代中間體易于發(fā)生開環(huán)裂解,直至完全分解為無(wú)機(jī)物;此外ＣｌＯ2還能將還原性物質(zhì)如Ｓ-2等氧化。
三、臭氧催化氧化
臭氧氧化能力極強(qiáng)，在較高的pH調(diào)節(jié)下，在催化劑的作用下，臭氧可生成氧化性更高的·OH羥基自由基。臭氧和·OH羥基自由基協(xié)同作用，攻擊有機(jī)物的內(nèi)鍵，導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂，并使大分子，雜環(huán)類的有機(jī)物開環(huán)裂解，直至完全分解為無(wú)機(jī)物。
四、亞氯酸鈉催化氧化
在廢水pH較低的情況下，可利用亞氯酸鈉和廢水中的酸產(chǎn)生二氧化氯，二氧化氯溶解于水，生成多種強(qiáng)氧化劑——HCLO、HCLO2,CL2,等,在催化劑作用下，能產(chǎn)生多種氧化能力極強(qiáng)的活性基團(tuán)(即自由基),這些自由基能激發(fā)有機(jī)物分子中活潑氫,通過(guò)脫氫反應(yīng)生成Ｒ·白由基,成為進(jìn)一步氧化的誘發(fā)劑;還能通過(guò)逐基取代反應(yīng)將芳烴上的-ＳＯ2Ｈ、-ＮＯ2等基團(tuán)取代下來(lái),生成不穩(wěn)定的逐基取代中間體,此羧基取代中間體易于發(fā)生開環(huán)裂解,直至完全分解為無(wú)機(jī)物。
三相催化氧化工藝對(duì)CODcr去除，脫色以及提高廢水的可生化性有著顯著的效果。如在印染廢水處理中，其脫色效率高達(dá)75%-95%之間，同時(shí)可以去除50%-80%的CODcr，提高B/C比至0.45以上。在對(duì)農(nóng)藥廢水處理中三相催化氧化工藝也體現(xiàn)了極高的效率，其CODcr去除率可達(dá)90%以上，且廢水性狀發(fā)生很大的變化，。
三相催化氧化工藝中的催化氧化材料具有高穩(wěn)定性，所以使用周期可達(dá)五年以上，并且安裝操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠。該工藝一大優(yōu)點(diǎn)是可以附加于任何傳統(tǒng)處理工藝，因此對(duì)高濃度廢水原處理工藝的改造有著其他工藝無(wú)法比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
適用范圍
主要適用于：硝基苯、硝基酚、硝基甲苯、苯酚、苯胺類污水、苯甲醚污水；分散染料、陽(yáng)離子染料、弱酸性染料類污水；合成醫(yī)藥、農(nóng)藥類污水；獸藥類污水；精細(xì)化工類污水，合成樹脂類污水；含氰污水；含氟污水；含蒽污水；焦化污水和電鍍污水等。
