氧化还原法

第二节 化学氧化法
(五) 臭氧氧化法的优缺点
优点： 1、氧化能力强，对除臭、脱色、杀菌、去除有机 物和无机物都有显著的效果； 2、处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染； 3、制备臭氧用的空气和电不必存贮和运输，操作管 理也较为简便； 4、处理过程中一般不产生污泥。 缺点： 造价高；成本高。
第二节 化学氧化法
第一节 概述
一、氧化还原法
氧化还原： 氧化还原反应的实质是发生电子的转移。
氧化还原法：将废水中呈溶解状态的无机物和 有机物，通过化学反应被氧化或还原为微毒、无 毒的物质，或者转化成容易与水分离的形态，从 而达到处理的目的。
第一节 概述
二、氧化还原法的类型 ①化学氧化法： 氯化法、臭氧氧化法、空气氧化法 ②化学还原法 ③电解法
第一节 概述
三、方法选择原则
处理效果好，反应产物无毒、无害。 处理费用合理，所需药剂易得。 操作简单。
第一节 概述
四、氧化还原法的作用
改变污染物存在状态，变为无毒或微毒物质。 降低废水的COD和BOD。 改变污染物的可生化性。 消毒、除臭、脱色等。
第一节 概述
五、有机物的氧化和还原
3、工艺流程
废水
氧化剂
碱
集水池 第一反应池
酸
氧化剂
第二反应池 排水
第二节 化学氧化法
4、控制条件
第一阶段：pH＝10～11，反应时间10-15min， CN-：Cl2= 1：2.7
第二阶段：在pH =8～8.5时，反应时间30min， CN-：Cl2= 1：4.1
第二节 化学氧化法
二、臭氧氧化法 (一)臭氧的性质
加氧或去氢的反应称为氧化； 有机物与强氧化剂相作用生成CO2、H2O等的 反应判定为氧化反应；
加氢或去氧的反应称为还原。
第一节 概述
六、影响氧化还原反应的因素
(1) 物质的本性：一般活化能越高，反应速度就慢。 (2) 反应物浓度：反应物浓度越高，反应速度越快。 (3) 反应温度：反应温度越高，反应速度加快。 (4) 催化剂：可降低反应物的活化能，提高反应速度。 (5) 溶液的pH值：影响反应速度。
(三) 应用 废水脱色 难降解有机物的氧化
(四) 问题 成本高，需要现场制备
第二节 化学氧化法
四、湿式空气氧化法（Wet Air Oxidation）
反应：3O2 = 2O3-69kcal 具体反应：
O2 + e 2 O +e O2 + O O3 3O O3 O3 + e O2+O+e
第二节 化学氧化法
(四) 臭氧发生器
类型：板式： 立板式、卧板式 管式： 立管式、卧管式
卧管式臭氧发生器的组成：
净化系统： 过滤器、干燥器 发生单元： 电极为不锈钢 介电体为玻璃管 电器部分： 可调变压器
(二) O3氧化机理 A、夺取氢原子，并使链烃羰基化，生成醛、
酮、醇或酸；芳香化合物先被氧化为酚，再氧化 为酸。
B、打开双键，发生加成反应。 C、氧原子进入芳香环发生取代反应。
第二节 化学氧化法
(三) 臭氧的制备方法
化学法、电解法、紫外光法、无声放电法。
无声放电法：臭氧产生的原理如图。
电极间距1-3mm，电压5000-30000V。
Fe3++ H2O2
Fe2++ HO2- + H+
HO·可从有机物分子上抽出H原子或加成到双键上，
形成有机游离基，最终形成含羟基过氧化物，
第二节 化学氧化法
(二) 影响氧化反应的因素 （1）pH值: 最佳pH为3， （2）Fe2+的浓度: H2O2: Fe2+=10:1 （3）H2O2的投加量和投加方式:
三、高级氧化过程——Fenton氧化法
高级氧化过程(Advanced Oxidation Progresses，AOPs)定
义为在水处理过程中以羟基自由基HO·为主要氧化剂
的氧化过程。 高级氧化过程的特点： 氧化能力强 选择性小，反应速度快 氧化彻底，处理效率高
第二节 化学氧化法
(一) Fenton氧化法基本原理
O3是氧的同素异构体，在常温常压下为有鱼腥味的淡 紫色气体。
O3不稳定，在水中分解为O2。pH值越高，分解越快。 O3在水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍。 O3在酸性溶液中，E0=2.07V，仅次于氟(2.87V)。 O3在碱性溶液中，E0=1.24V，略低于氯(1.36V)。
第二节 化学氧化法
Fenton试剂： H2O2(氧化剂)+ Fe2+(催化剂) H2O2在Fe2+的作用下，可分解产生氧化能力很强的 游离基HO·，反应过程：
Fe2++ H2O2 HO·+ H2O2 HO2·+ H2O2 Fe2++ HO·
Fe3++ OH- + HO·
HO2·+ H2O O2+ H2O+HO· Fe3++ OH-
① pH值(H+、OH-)影响着物质的存在形态。 ② H+参与反应，[H+]影响反应速度的快慢。
第二节 化学氧化法
化学氧化剂
①活泼非金属中性分子 如 Cl2、O2、O3、H2O2、ClO2等。
②含氧酸根及高价金属离子 如 ClO-、MnO4-、Cr2O7-、Fe3+等。
③新生态O原子
第二节 化学氧化法
反应②pH越高，反应速度越快。pH﹤9.5反应不完全； pH10-11反应10-15min即可完成。
第二节 化学氧化法
第二阶段：完全氧化阶段 CNO-的毒性只有HCN的千分之一，为保证水 体安全，增加药剂投加量，完全破坏C-N键。 2CNO- + OCl- CO2↑+N2↑+3Cl- + CO32-
一、氯化处理 (一) 应用 给水处理 废水处理 (二) 常用药剂 液氯、漂白粉、次氯酸钠，二氧化氯等。 (三) 氯氧化处理含氰废水 1、废水来源 电镀、炼焦和一些化工厂。
第二节 化学氧化法
2、基本原理
氯氧化剂在水中的存在状态：
OCl
2Ca + 2H2O Cl
2 HOCl + Ca(OH)2 +CaCl2
Cl2 + H2O HOCl + HCl NaOCl Na+ + OCl-
第二节 化学氧化法
第一阶段：局部氧化阶段
CN- + OCl- + H2O CNCl+2OH- ①
CNCl+2OH- CNO- + Cl- + H2O
②ຫໍສະໝຸດ Baidu
注: 反应①速度快，与pH无关,中间产物CNCl在酸性 介质中较稳定，易挥发，其毒性和HCN相当。