工业废水以及城镇生活污水是我国水污染的主要原因之一。近20年来,虽然我国污水的处理能力不断地在提高,但每年的污水排放量仍然在大幅度地增加。2006年,全国废水排放总量为536.8亿t,比上年增加2.3%。其中,工业废水排放量240.2亿t,占废水排放总量的44.7%,比上年减少1.1%;城镇生活污水排放量296.6亿t,占废水排放总量的55.3%,比上年增加5.8%。废水中化学需氧量排放量1428.2万t,比上年增加了1.0%。其中,工业废水中化学需氧量排放量541.5万t,占化学需氧量排放总量的37.9%,比上年减少了2.4%;城镇生活污水中化学需氧量排放量886.7万t,占化学需氧量排放总量的62.1%,比上年增加了3.2%。由于乡镇企业的废水废气处理率、处理达标率和符标率等 3 项指标很低,导致农村生态环境的污染。同时,工业固体废物的排放堆存不仅占用大量土地,并对空气、地表水和地下水产生二次污染,而且使江湖面积缩小,影响水资源的利用。固体废物中所含有害成分经雨水淋洗会污染地表水、地下水和土壤,造成农、渔类产品污染。
工业废水的组成十分复杂,有COD、TOC的含量较高,悬浮物多,水质和水量的变化较大,难降解物质较多等特点,并且由于其可生化性能弱,处理的难度高,所以用传统的方法是难以处理的。镍氧化物催化电解氧化物处理水中的有机污染物具有操作简便,能耗较低,去除效率高,镍氧化物可重复使用,而且能够讲解多种有机污染物,非常具有前景。
潘陈鸽等研究了影响镍氧化物催化电解水氧化降解直接大红的因素,结果表明(1)染料的降解率随着直接大红初始浓度的升高而明显下降。(2)随着电解氧化液初始浓度的不断增加,直接大红降解率显著增大,当氧化剂浓度为13.2mmol/L时反应效果达到最佳。(3)将催化剂的投加量控制在0到1g时,降解效率随着催化剂投加量的升高而增大,当催化剂与氧化剂的投加比达到一定值时,降解率及降解速率不再随催化剂的增加而增大,催化剂投加量为0.5g最佳。(4)反应终产物研究表明,随着直接大红溶液初始浓度的增加,降解单位质量的直接大红所需的总氧化性物质有所下降。本设计在前人研究的基础上,设计和优化电解氧化液催化反应器。
1.2镍氧化物
NiO是一种优良的P-型半导体材料,在工业催化、电致变色、反铁磁性、气体敏感器及电池电极等方面有着广泛的应用。NiO的制备方法国内外已有较多报道 ,不同的制备方法对颗粒的性能都有着较大的影响。以镍氧化物作催化剂与次氯酸钠配合使用处理印染废水,工艺新,效果好。与当前普遍采用的化学、生物处理法相比较, 具有周期短、操作简便,适用于处理各类印染废水。
NiO是一种催化作用较好的氧化催化剂,在废气处理系统中,NiO是除去其中H2S、COx、CH4、N2,促使NOx分解的催化剂。娄向东等报道了NiO 在降解蒽醌染料方面的应用。在制备金属镍粉或氧化镍时,常常是Ni、NiO或Ni2O3共存产生,将NiO用于活性蓝染料溶液的光催化降解,探讨最佳降解条件,并与常用的光催化剂TiO2相比较,对NiO、Ni2O3光温法生产的镍氧化物是一种水合物, 组成为Ni3O4、Ni2O3(H2O)。氧化电位相当高, 是强氧化剂, 和次氯酸钠混合发生下列反应:
Ni2O3+NaClO 一2NiO2+NaCl
2NiO2+NaClO一Ni2O3+NaCl+2O
反应生成的二氧化镍(NiO2)和原子氧(O)有极强的活性, 能迅速地氧化分解废水中的还原性物质,从而达到去除COD和脱色的目的。镍氧化物催化剂,因其具有可变的d 电子结构,很容易改变其价态,促进氧化还原循环,故而表现出较好的氧化性能,可长期使用。