电解氧化液催化反应器设计及优化(2)
工业废水和城镇生活污水是我国水污染的主要原因之一。近20年来，虽然我国污水处理能力不断提高，但每年污水排放量仍然大幅增加。2006年，我国废水排放总量536.8亿吨，比上年增长2.3%。其中，工业废水排放量240.2亿吨，占废水排放总量的44.7%，比上年减少1.1%；城镇生活污水排放量296.6亿吨，占废水排放总量的55.3%，比上年增长5.8%。废水化学需氧量排放量1428.2万吨，比上年增长1.0%。其中，工业废水化学需氧量排放量541.5万吨，占化学需氧量排放总量的37.9%，比上年减少2.4%；城镇生活污水化学需氧量排放量886.7万吨，占化学需氧量排放总量的62.1%，比上年增加3.2%。乡镇企业废水废气处理率、处理达标率、达标率低，导致农村生态环境受到污染。同时，工业固体废物的排放和堆存，不仅占用大量土地，而且对大气、地表水和地下水造成二次污染，减少河流、湖泊的面积，影响水资源的利用。固体废物中含有的有害成分经雨水冲刷后，会污染地表水、地下水和土壤，造成农渔产品的污染。
工业废水成分十分复杂，COD、TOC含量高，悬浮物多，水质水量变化大，难降解物质多，加之其可生化性弱，处理难度大，用传统方法难以处理。氧化镍催化电解氧化物处理水中有机污染物，具有操作简单、能耗低、去除效率高、氧化镍可重复利用等优点，而且能去除多种有机污染物，前景十分看好。
潘成格等研究了氧化镍催化电解水降解直接大红的影响因素。结果表明：（1）随着直接大红初始浓度的增加，染料的降解率明显下降。（2）随着电解氧化液初始浓度的不断提高，直接大红的降解率明显提高，当氧化剂浓度为13.2mmol/L时反应效果最佳。（3）当催化剂用量控制在0～1g时，随着催化剂用量的增加，降解效率提高，当催化剂与氧化剂用量比达到一定值时，降解率和降解速率不再随催化剂的增加而增加，催化剂用量为0.5g为最佳。（4）对反应最终产物的研究表明，随着直接大红溶液初始浓度的提高，降解单位质量直接大红所需的氧化物质总量减少。本设计在前期研究的基础上，对电解氧化溶液催化反应器进行了设计与优化。
1.2 氧化镍
NiO是一种性能优异的P型半导体材料，在工业催化、电致变色、反铁磁性、气体传感器及电池电极等方面有着广泛的应用。国内外关于NiO的制备方法报道较多，不同的制备方法对粒子的性能影响很大。采用氧化镍作为催化剂联合次氯酸钠处理印染废水，工艺新颖，效果良好。与目前常用的化学、生物处理方法相比，具有周期短、操作简单，适用于处理各类印染废水。
NiO是一种催化效果良好的氧化催化剂，在废气处理系统中，NiO是除去H2S、COx、CH4、N2及促进NOx分解的催化剂。楼向东等报道了NiO在蒽醌类染料降解中的应用。在制备金属镍粉或氧化镍时，常有Ni、NiO或Ni2O3共存。将NiO用于活性蓝染料溶液的光催化降解，探讨最佳降解条件，并与常用的光催化剂TiO2进行比较。用NiO和Ni2O3光热法生成的氧化镍是由Ni3O4、Ni2O3(H2O)组成的水合物，氧化电位相当高，是一种强氧化剂，与次氯酸钠混合时，发生如下反应：
Ni2O3+NaClO一2NiO2+NaCl
2NiO2+NaClO-Ni2O3+NaCl+2O
反应生成的二氧化镍(NiO2)和原子氧(O)活性极高，能迅速氧化分解废水中的还原性物质，从而达到去除COD、脱色的目的。氧化镍催化剂由于具有可变的d电子结构，能轻易改变其价态，促进氧化还原循环，因而表现出良好的氧化性能，并可长期使用。电解氧化液相催化反应器的设计与优化(2)：