Experimentelle Einrichtungen für die fortschrittliche Oxidationstechnologie der Abwasserbehandlung durch die Erzeugung starker oxidativer freier Radikale und den effizienten Abbau schwer abbaubarer organischer Stoffe sind zum Forschungsheitspunkt im Bereich der Wasseraufbereitung geworden. Je nach Reaktionsmechanismus und Geräteeigenschaften ist es hauptsächlich in die folgenden drei Kategorien unterteilt:

Chemische Oxidationsexperimente

Mit dem Fenton-Oxidationssystem als Kern katalysiert Wasserstoffperoxid durch Subiron-Ionen, um freie Hydroxyradikale zu erzeugen und die molekulare Struktur von organischen Stoffen zu zerstören. Typische Geräte umfassen gleichphasige Fenton-Reaktoren und nicht-gleichphasige Fenton-Reaktoren. Ersteres verwendet eine Eisensulfat-Lösung, die mit Wasserstoffperoxid gemischt wird und für die Abwasserbehandlung mit niedrigem pH geeignet ist; Letzteres durchbricht die pH-Grenze durch feste Katalysatoren wie eisenbasierte Verbundstoffe und behält bei pH = 6 noch 90% der katalytischen Aktivität. Experimentelle Daten zeigen, dass die Technologie die Entfernungsrate von phenolischen Abwässern von bis zu 98% erreichen kann, aber es gibt ein Problem mit einer hohen Eisenlämmerproduktion und hohen Betriebskosten.

II. Elektrochemische Katalyse-Oxidationsexperimentelle Einrichtung

Abhängig von der Oxidationsreduktionsreaktion auf der Elektrodenoberfläche werden organische Schadstoffe direkt abgebaut. Der dreidimensionale Elektrodenreaktor erhöht die Masseneffizienz durch die Füllung von Partikelelektroden, um die relative Oberfläche zu erhöhen. Experimente zeigten, dass der Energieverbrauch bei einer Stromdichte von 15 mA/cm² im Vergleich zu einer 2D-Elektrode um 22 % geringer ist, wenn eine Abfallfiltration mit COD über 8000 mg/L verarbeitet wird. Mit einer Lebensdauer von 8.000 Stunden wird die dopierte Bordiamantelektrode zur Behandlung von Abwasser mit hoher Konzentration, aber die hohen Herstellungskosten beschränken ihre großflächigen Anwendungen.

Photokatalyse und Ozonoxid

Photokatalysatoren verwenden Halbleitermaterialien wie Titandioxid, um UV-Licht zu absorbieren und Elektronen-Loch-Paare zu erzeugen, um organische Substanzen abzubauen. Der Kohlenstoffstoff/Graphenoxid-Katalysator hat eine 40% höhere Abbaueffizienz von Tetracyclin im sichtbaren Licht als herkömmliches Titandioxid. Eine Ozonoxidierungsanlage erzeugt freie Hydroxyradikale durch direkte Oxidation oder Katalyse von Ozonmolekülen, und eine Wasseranlage verwendet einen Ozon-Aktivkohle-Kombinationsprozess, um die Konzentration von organischen Stoffen im Wasser um 65% zu senken. Die neue Ozon-Advanced Catalytic Oxidation (CDOF)-Anlage integriert eine Spiral-Flut-Technologie, die eine COD-Entfernungsrate von über 90% und eine Reduzierung der Schlammmenge von über 90% erreicht.