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微波辅助降解煤化工污水类POPS物质的研究于兴智1高建峰2李季1郭振库中国电子科技集团公司第十二研究所1中北大学2联系人：xz_yu@sina.comMicrowaveTechnologyEngineeringDesignforPOPS-likepollutantsinCoalChemicalWastewaterYuXingzhi,GaoJianfeng,LiJi,GuoZhenkuNo.12ResearchInstituteofChinaElectronicTechnologyGroupCorporation2NorthUniversityofChinaAbstract:ChemicalpollutioncausedbycoalchemicalwastewaterpolycyclicBenzenepollutionisdifficulttodealwith，itisaresearchhotspotinrecentyearstodegradatethepolycyclicBenzenechemicalsewageaidedbythemicrowavetechnology.Inordertoimprovethedegradationefficiencyoforganic，toincreasethepenetrationdepthofmicrowaveinthesewage，toenhancethecouplinguniformity,thispapergiveamethodsoffirstconcentratingafterdegradatingtotheBenzeneorganicinchemicalwastewater,andgivesatechnologysolutionstocoalchemicalwastewateraidedbymicrowave。Keywords:Microwaveinduction;polycyclicbenzene;摘要：持久性有机污染物对人类健康和环境具有严重危害,煤化工废水中多环苯类有机物引起的化学性水污染是最难处理的污染源，利用微波能技术特点辅助处理在化工污水中多环苯类有机物是近年研究热点。本文给出一种对煤化工污水中永久有机物先富集后微波辅助降解苯类有机物方法，倡导大家尽快将微波辅助降解化工污水中Pops物质技术进行工业化实施。关键词：微波诱导；多环苯;1、引言持久性有机污染物(PersistentOrganicPollutants,POPs)是指具有持久性、高毒性、生物蓄积性、半挥发性,并通过各种环境介质能够长距离迁移并对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物。煤化工废水中苯类、酚类、多环芳烃、联苯、三联苯（或有氯取代的有毒联苯类物质）等污染物具有类POPs特征，是难处理的环境问题，应引起关注。通常煤化工污水中的POPs物理处理方法用吸附法作为一种预处理手段、吸附法可对类POPs物质起浓缩富集并部分处理的作用，物理方法操作相对简便，适于低浓度污水中存在的类POPs物质的处理,但不能从根本上解决类POPs物质的污染问题。完全消解污1于兴智中国电子科技集团公司第十二研究所北京酒仙桥路13号xz_yu@sina.com水中的类POPs物质，还主要靠生化法与化学方法。其中传统化学方法消解类POPs物质主要有湿式催化氧化法、超临界水氧化法等。条件苛刻，工艺复杂，成本高，造成二次污染。但如何将实验室的结果转化为工业化应用，解决煤化工污水苯类POPs-like有机物污染是推广微波技术应用的意义所在[2]。本文设计的方法是将物理吸附与微波化学催化技术相结合降解苯类有机物。实验室的结果证明该方法大大减少了化学药剂的使用，加快了降解速度，提高了效率。2、微波诱导催化技术机理微波能技术特点是体加热、有选择性加热。微波诱导催化理论基础是“极性分子理论”。根据“极性分子理论”微波能从两个方面参与催化作用，首先是化学作用，微波能够极化水分子和有机化合物分子，使有机化合物与敏化剂之间形成过渡态产物，降低氧化和分解有害有机化合物所需要的活化能，使反应加速进行。另一方面就是微波能的物理作用，从化学反应动力学角度来讲，温度越高物质活性越高，反应越向正向进行。通过微波加热极化水及有机污染物分子，提高氧化和分解有害有机化合物所需要的反应条件，达到反应所需要的活化能，能够使絮凝剂、添加剂与污染物之间的反应更完全、更快速。3、微波技术在辅助降解苯胺的实验说明苯胺是芳香胺类有毒、难生物降解最有代表性的类Pops物质，严重污染环境和危害人体健康，有长期残留性、生物蓄积性、致癌性等特点。下面取苯胺降解实验为例，进行验证性说明，比较水浴条件H2O2单独作用、微波场下H2O2作用降解苯胺的效果。1.H2O2对苯胺的单独作用。取200mL的模拟苯胺废水溶液放入250mL的锥形瓶中，加入0.5mL5%的H2O2溶液，40℃水浴反应。表一H2O2对苯胺的降解作用时间/min4070100130160190240270降解率/%2.23.926.129.9113.8319.9521.7821.982.微波与H2O2共同对苯胺的作用。取200mL的模拟苯胺废水溶液放入250mL的锥形瓶中，加入0.5mL，5%的H2O2溶液，微波功率为400W。表二微波与H2O2对苯胺的降解作用时间/min510203040506070100降解率/%6.37.912.323.3726.8937.9136.0746.2646.36图1微波与H2O2对苯胺的降解曲线比对实验结果表明，反应达到平衡时、降解率H2O2为21.98%、微波-H2O2为46.36%。说明微波场下H2O2对苯胺降解率大大提高。从图1中可以看出，微波场的存在对化学消解过程是极大促进。当然影响微波化学消解因素还很多，如吸附材料、催化剂、化学药剂等等，但微波法处理类Pops有机物过程的确有它独到之处，目前虽然在实验室里得到了验证，但当前最关心的是如何将实验室成果尽快推向工业化应用，因此探索微波能在处理污水中Pops物质工业化应用工艺相当迫切[3][4]。4、微波诱导煤化工污水处理工艺技术方案利用多种方法联合处理煤化工污水是煤化工废水处理技术未来的发展方向。煤化工污水量大，技术经济性要求高。采取对污水中有机物进行先富集后处理，并选择高功率脉冲微波源辐射辅助降解应该是较为合适的方案。选择合理的吸附材料和降解试剂、制作符合要求的吸附材料型式是工艺技术的一个重点。下面是微波催化降解煤化工污水中有机污染物工艺技术流程图(图2)：图2微波诱导催化污水处理工艺流程第一步：借用常规污水处理设备技术、沉降和曝气，驱除污水中大部分的悬浮物和降低有机物含量；第二步：中滤膜处理，去除水中的细小颗粒物,减少后续吸附材料的负担；第三步：采用合适的催化剂和吸附材料，通过流动吸附有机污染物，并在微波的连续或间歇作用下，促进降解吸附于吸附材料上的有机污染物；设置微波诱导催化有机污染物监测装置，保证有机污染物的处理效果。第四步：检测第三步的有机污染物去除效果，决定是否重复第三步的微波作用，完成降解吸附材料上有机污染物的任务；第五步：检测经有机污染物处理的水质，符合要求则排出到出水处,不合格，则重新进入第三步的环节中循环。5、结论目前，化工污水中Pops物质处理是世界性难题，各国都在研究化工污水处理新技术，开发新工艺。本文在介绍微波技术特点及微波参与消解苯胺的实验中，说明微波诱导催化处理难降解污水技术很有发展潜力。微波诱导催化技术在污水中的工程应用工艺技术、设备型式、技术经济性都值得尽快去开展工程化试验验证，工程化技术成功必将为社会带来巨大的社会效益。参考文献:【1】王晔等“外场辅助技术降解水相中ＰＯＰｓ的研究”2007河南化工第九期【2】张杏杏“水体中持久性有机污染物污染现状及其治理技术”2013广东化工第15期【3】张立眉高建峰张立成“微波辐射Bi2O3/沸石-H2O2体系降解废水中的硝基苯”《环境工程学报》2010年第2期【4】张立眉，高建峰，”用CuO/沸石催化氧化法降解废水中的硝基苯”，环境污染与防治,2008.10，核心期刊网络版第10期