湿式催化氧化法

环境工程领域术语

湿式催化氧化法(catalytic wet oxidation)，也称为：催化湿式氧化法。由于使用了高效、稳定的催化剂改变了湿式氧化反应的历程。降低了氧化反应所需的活化能从而降低了氧化反应所需的温度和压力并提高了处理效果，降低了处理装置的投资和生产成本，缩短了废水停留处理的时间，提高了氧化效率。

概念释义

湿式催化氧化法是在湿式空气氧化法基础上发展起来的。湿式空气氧化法是美国的Zimmer-man在1994年开发的，又称WAO法。在WAO法中加入催化剂的处理方法则称之为湿式催化氧化法，简称WACO法。

化学原理

它是指在高温(200～280℃)、高压(2～8 MPa)下，以富氧气体或氧气为氧化剂，利用催化剂的催化作用，加快废水中有机物与氧化剂间的呼吸反应，使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，达到净化之目的。对高化学含氧量或含生化法不能降解的化合物的各种工业有机废水，COD 及NH3-N去除率达到99% 以上，不再需要进行后处理，只经一次处理即可达排放标准。

湿式催化氧化法主要原理是在一定压力(2～8MPa)和温度(200～280℃)下，将污水通过装有高效氧化性能催化剂的反应器，可将其中的有机物及含N、S等物质催化氧化成CO2、H2O及N2、SO4等无害物排放。用于湿式氧化处理的催化剂可分为均相氧化催化剂和非均相争化催化剂两种。非均相催化剂容易和水分离，能有效控制催化剂组分的流失及带来的二次污染问题。且非均相湿式氧化催化工艺简单、成本低。

湿式催化氧化法是将污水通过贮存罐由高压泵打入热交换器，与反应后的高温氧化液体换热，使温度上升到接近于反应温度后进入反应器。反应所需的氧由压缩机打入反应器。在反应器内，污水中的有机物与氧发生放热反应。在较高温度下将污水中的有机物氧化成二氧化碳和水，或低级有机酸等中间产物。反应后气液混合物经分离器分离，液相经热交换器预热进料，回收热能。高温高压的尾气首先通过再沸器(如废热锅炉)产生蒸汽或经热交换器预热锅炉进水。其冷凝水由第二分离器分离后通过循环泵再打入反应器，分离后的高压尾气送入透平机产生机械能或电能。

主要特点

催化湿式氧化技术(CWAO)具有以下特点：

(1) 在传统的湿式氧化处理体系中加入催化剂，降低反应的活化能，从而在不降低处理效果的情况下，降低反应的温度和压力，提高氧化分解的能力，缩短反应的时间，提高反应效率，并减少了设备的腐蚀和降低了成本；

(2) 具有净化效率高、无二次污染、流程简单、占地面积小等优点；

(3) 催化剂有选择性，并且污水中含有许多种类和结构不同的有机物，需要对催化剂进行筛选。

方法分类

均相湿式氧化催化机理

均相湿式氧化催化剂主要为可溶性的过渡金属盐类，以溶解离子的形式混合在废水中使用。最常用的和效果较为理想的是铜盐和Fenton试剂(即Fe和H2O2)。常用的金属盐有FeSO4、CuSO4、Cu(NO3)2、CuCl2、MnSO4、Ni(NO3)2等。通常低价盐的活性优于高价盐，如Fe的催化活性比Fe高，Cu的催化活性比Cu的效果好。

均相湿式催化氧化法的缺点是：催化剂易于流失，存在二次污染问题，需再次处理回收水中的催化剂由此增加了工艺的复杂化并提高了运行成本。

非均相湿式氧化催化机理

非均相湿式氧化催化剂是CWAO法研究重点。

(1) 臭氧的湿式催化氧化含氨氮废水的机理

臭氧在碱性条件下的湿式催化氧化过程是一种处理含氨氮废水比较有效的技术，它可以作为既含有机物又含无机污染物废水的预处理，也叮以作为废水的深度后处理以进一步降解废水中的NH3－N污染物。在低pH值时，以直接臭氧化控制为主，在高pH值时，以自由基氧化控制机制为主，且·OH自由基氧化速率更快，可能的机理为：

O3+OH→HO2+O2

O3+HO2→·OH+O2+O2

O3+NH3→Qs(含NO3或NO2的产物)

(pH值低时，O3直接氧化为主)

·OH+NH3→Qs(含NO3或NO2的产物)

(pH值高时，·OH自由基氧化为主)

（2）活性组分

非均相湿式氧化催化剂所采用的活性组分通常有铜、锰、铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、金、铈、钨、钍、银、锇、钒、锡、锑、铋、铬、硒等，可以是其中的一种金属或金属氧化物，也可以由多种金属、金属氧化物或复合氧化物所组成。

含氨废水所用催化剂活性组分有铁、钴、镍、钌、铑、钯、铂、铱、铜、钨、金等这些金属组分的不溶于水的金属化合物，可以单独使用，也可以由两种以上的组分联合使用。附载的活性组分通常在0.05%～25%。

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