催化氧化塔催化氧化是目前處理高濃度、難降解有機廢水的**技術，該技術的特點是氧化劑在研制的高氧化活性及高穩(wěn)定催化劑的作用下，達到多相催化氧化的目的，有效的降解廢水中的難降解污染物質。反應無須在高溫、高壓下進行，在通常條件下即可達到反應要求，獲得很高的氧化處理效率。在反應器中，廢水中的污染物和氧化劑分子擴散到催化劑表面的活性中心，然后污染物和氧化劑分子在催化劑表面上發(fā)生催化氧化反應。氧化反應后原來較難處理脂肪烴、多環(huán)芳烴、多環(huán)芳香化合物等降解為易于生化的小分子化合物，COD去除效果明顯，色度可顯著降低，B/C大大提高，可再附以常規(guī)的物化或生物處理手段。
二、原理
新型催化氧化的原理就是在表面催化劑存在的條件下，利用強氧化劑——二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機污染物，或直接氧化有機污染物，或將大分子有機污染物氧化成小分子有機污染物，提高廢水的可生化性，較好地去除有機污染物。在降解COD的過程中，打斷有機物分子中的雙鍵發(fā)色團，如偶氮基、硝基、硫化羥基、碳亞氨基等，達到脫色的目的，同時有效地提高BOD/COD值，使之易于生化降解。這樣，二氧化氯催化氧化反應在高濃度、高毒性、高含鹽量廢水中充當常規(guī)物化預處理和生化處理之間的橋梁。表面催化劑（多種稀有金屬類）以活性炭為載體，多重浸漬并經高溫處理。
ClO2→HClO3+HCl
ClO2→HCl+HClO
HClO→HClO3+HCl
氯酸和亞氯酸在酸性較強的溶液里是不穩(wěn)定的，有很強的氧化性，將進一步分解出氧，終產物是氯化物。在酸性較強的條件下，二氧化氯回分解并生成氯酸，放出氧，從而氧化、降解廢水中的帶色基團與其他的有機污染物；而在弱酸性條件下，二氧化氯不易分解污染物而是直接和廢水中污染物發(fā)生作用并破壞有機物的結構。因此，pH值能影響處理效果。
從上式可以看出，二氧化氯遇水迅速分解，生成多種強氧化劑——HClO3、HClO2、Cl2、H2O2等，并能產生多種氧化能力*的活性基團（即自由基），這些自由基能激發(fā)有機物分子中活潑氫，通過脫氫反應生成R*自由基，成為進一步氧化的誘發(fā)劑；還能通過羥基取代反應將芳烴上的——SO3H、——NO2等基團取代下來，生成不穩(wěn)定的羥基取代中間體，此羥基取代中間體易于發(fā)生開環(huán)裂解，直至*分解為無機物；此外ClO2還能將還原性物質如S2—等氧化。二氧化氯的分解產物對色素中的某些基團有取代作用，對色素分子結構中的雙鍵有加成作用。因此，二氧化氯可以很好的氧化分解水中的酚、氯酚、硫醇、仲胺、叔胺等難降解有機物和硫化物、鐵、錳等無機物。
對芳烴類有機物，其降解變化可分為三個階段：①反應階段初期，首先出現苯環(huán)的烴基化合物，如鄰苯二酚、對苯二酚、對苯醌；②第二階段出現的產物是苯環(huán)結構破壞后的二元酸,開始以順丁烯二酸為主,濃度較高,隨著氧化進程逐漸深入,碳鏈繼續(xù)斷開,生成小分子的羧酸,如草酸和甲酸,并以草酸為主;③第三階段為深度氧化階段,中間產物銳減,產物以二氧化碳為主.即有機物結構降解的趨勢為:
苯環(huán)類有機物→苯環(huán)涇基化→開環(huán)生產羧酸→二氧化碳
當苯環(huán)上有給電子基時,二氧化氯的氧化效果好,但當苯環(huán)上含有吸電子基時,氧化效果就差一些。而不同苯環(huán)類物質被二氧化氯催化氧化的難易程度由苯環(huán)所連的取代基的給電子的能力強弱所決定。在二氧化氯作催化劑的常溫常壓催化氧化反應中,苯環(huán)上連接不同取代基時降解的普遍規(guī)律由易到難排列為:
羥基＞甲氧基＞氨基＞硝基＞氯代基
二氧化氯作催化劑的催化氧化過程對含有苯環(huán)的廢水有相當好的降解作用,COD的去除率也相當高。但在有機物質的降解過程中,有一些中間產物產生,主要有:草酸、順丁烯二酸、對*和對苯醌等,這就造成了COD的去除率相對較低,但其B/C比即可生化性大大提高。
三、氧化劑制備
二氧化氯采用現場制備的方法,在塔式噴淋反應器內,用氯酸鈉與鹽酸在催化劑存在的條件下反應,生成二氧化氯,反應方程式如下:
NaClO3+HCl 催化氧化塔出水進行配水是為了降低含鹽量，使之能更好地進行生化處理；
(4)去除率≥70% ；色度去除率≥95 ；揮發(fā)酚去除率≥99% ；苯氨類去除率≥95%；硝基苯類去除率≥95% ；去除率≥99%。
