高浓度有机废水如何处理
微波诱导氧化技术在环境工程中，尤其在水处理领域的应用研究是一个极具发展前途的新方法。微波诱导氧化降解有机污染物通常采用一些比表面积大、吸附性强、热稳定性好以及价格低廉的物质作为诱导化学反应的催化剂。利用微波体加热的性能，均匀、快速、无滞后地把能量传递给废水中的水分子以及其他的极性分子，在微波辐射作用下，催化剂表面的金属点位能与微波发生强烈的相互作用，使微波能转化为热能，从使某些表面点位被选择很快加热至很高温度，在这些点位附近发生微波诱导氧化催化反应，从而促进有机污染物的降解[1]。这样降低了催化湿式氧化（CWAO）反应条件的苛刻程度，能够使反应在常温常压下进行，也提高了设备的使用寿命。
本试验尝试以H2O2作为氧化剂，3价铁盐-CeO2作为催化助化剂，活性炭作为吸附剂，以微波辐射能为辅助对高含量有机废水进行降解[2-3]。其中H2O2与3价铁盐构成了CWAO，其在高温高压下进行，时常伴有对容器高腐蚀的环境，对反应的条件及设备要求较高。
氧化剂H2O2在微波的诱导下能够更快速、有效地分解出具有极高氧化电位（2.8V）的羟基自由基（·OH）。3价铁盐的催化作用表现在它容易吸收微波能，在吸收微波能以后，其表面某些点的温度升至300～500℃，点位附近Fe元素3d轨道上激发出的电子成自由状态，与H2O2作用产生羟基自由基（·OH）再与废水作用促使其降解。
稀土物质对微波能具有很强的吸收作用，金属元素4f轨道易激发出电子，催化作用则表现更强[4]。选择稀土氧化物CeO2作为3价铁盐的助催化剂，复合体系的催化能力得到增强，降解效果则更加明显。活性炭作为吸附剂对微波还有很强的吸收能力，能诱导和强化化学反应，而且活性炭在微波诱导作用下，其本身的吸附性能也大为改善，达到提高污染物去除效果的目的[5]。而3价铁盐存在，使活性炭改性，微波照射能使溶液中的对硫磷迅速降解[6]。
1试验部分
微波炉为EG720FA4-NR型家用微波炉改造，功率700W，功率按100%、80%、60%、40%、20%可调。
试验装置见图1。
催化剂3价铁盐Fe2(SO4)3、Fe2O3，氧化剂H2O2，助催化剂CeO2。
废水为大连某公司香料生产废水，主要含有盐、醇、酯类等。废水来源包括呋喃酮系列香料生产废水、丁位内酯系列香料生产废水、烟用系列香料生产废水等，以及地面清洗废水、生活污水、锅炉水处理设备树脂再生水、循环冷却水，废水呈酱油色，种类多、含量高、处理难、水质变化大，试验取水COD为120g/L。
2结果与讨论
2.1试验一
取废水400mL，装入500mL三口玻璃烧瓶；取Fe2(SO4)30.3g、活性炭3g、H2O210mL、CeO20.03g，摇晃均匀，把三口烧瓶按放入微波炉。微波功率700W，加热3min，温度90℃，净化瓶中冒出气泡，静置，取出烧瓶观察，色度无变化。
按计量称取上述药品与废水放入烧瓶，微波功率700W，加热1min，冷却，反复进行3次，累计加热3min，净化瓶中无气泡冒出，温度70℃，静置，取出烧瓶观察，色度无变化。
再取废水400mL装入500mL三口玻璃烧瓶，取Fe2O30.3g、活性炭3g、H2O210mL、CeO20.03g，按上述程序进行试验，观察现象。微波功率700W，连续3min加热，温度达到90℃，静置，废水色度明显降低，酱油色的废水变为透明的淡黄色，烧瓶底部有红褐色沉淀，COD去除率为90%；间歇加热3min加热，温度70℃，静置，酱油色的废水变为透明的黄色，烧瓶底部有红褐色沉淀，COD去除率为90%。
分析以上试验可知：
(1)Fe2O3对废水降解的贡献要远大于Fe2(SO4)3。但尚不清楚是铁盐本身吸收微波产生热点降解有机物能力占主导，还是2种物质对H2O2催化能力占主导，需进一步探究。
(2)连续加热与间歇加热，对上述药品组合处理废水能力的影响没有明显区别。
2.2试验二
取100mL废水加入5mLH2O2，微波环境加热3min，微波功率700W，废水色度无明显变化；取此种废水若干份（每份100mL），继续分别加入H2O210、15、20、25、30mL，考察对COD去除率，结果见图2。
取100mL废水加入0.1g的Fe2O3-CeO2使溶液饱和，微波环境加热3min，微波功率700W，废水色度无变化；取100mL废水加入2g活性炭，微波环境加热3min，微波功率700W，废水色度无变化。
分析以上试验可知：H2O2在微波环境下自身能够分解出·OH对废水进行氧化，但氧化效率偏低，而单独的Fe2O3-CeO2与活性炭在微波环境下不能快速使废水中有机物降解。这说明Fe2O3-CeO2对于H2O2的确有较高的催化能力。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
进一步试验得到，吸附剂活性炭3g，0.33g催化剂Fe2O3-CeO2（质量比10:1），400mL废水，H2O215mLmL时于微波功率700W下加热3min，COD去除率可达到98%以上[7]。
3结论
微波环境下，Fe2O3与CeO2组成的催化剂，以及以活性炭作为表面吸附剂，以H2O2为氧化剂，能够诱使废水中高含量的有机物降解，反应过程迅速，色度与COD去除效果显著。
试验的缺点在于：(1)废水处理时的温度较高，微波功率700W下加热3min、400mL的废水达到90℃以上；(2)试验中的药品价格较高，尤其是消耗品氧化剂H2O2的用量不能降低，大大的提高了成本。
综上所述，本试验中对于电能的消耗及药品尤其是H2O2的消耗，提高了此法工业化的门槛。药品中活性炭及Fe2O3-CeO2，在一定程度上可重复使用，但其占试验成本的比率并不高。而H2O2的用量使其占据了药品中的大部分成本，而且温度条件是否对于试验有决定性的限制没有得到证实。所以寻找H2O2的低成本替代品，以及在较低温度下促使反应成功，是此法能否推广以及工业化的重要前提。
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