臭氧氧化法
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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
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。
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9章
氧化还原
Oxidation-reduction Processes
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。
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) 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） （一）湿式空气氧化
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
(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。 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
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- + OCl3、工艺流程
氧化剂 碱 酸 氧化剂
CO2↑+N2↑+3Cl- + CO32-
废水பைடு நூலகம்
集水池
第一反应池
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，
Cl2 + H2O NaOCl
HOCl + HCl 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-
CNCl+2OH-
①
②
CNO- + Cl- + H2O
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。 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
(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。
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
如 ClO-、MnO4-、Cr2O7-、Fe3+等。 ③新生态O原子
第二节 化学氧化法
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： 2Ca OCl + 2H2O Cl 2 HOCl + Ca(OH)2 +CaCl2
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 Fe3++ OH- + HO· HO· + H2O2 HO2· + H2 O HO2· + H2 O 2 O2+ H2O+HO· Fe2++ HO· Fe3++ OHFe3++ 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，
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
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)。
消毒、除臭、脱色等。
第一节 概述
五、有机物的氧化和还原
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。
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9章
氧化还原
Oxidation-reduction Processes
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。
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) 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） （一）湿式空气氧化
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
(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。 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
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- + OCl3、工艺流程
氧化剂 碱 酸 氧化剂
CO2↑+N2↑+3Cl- + CO32-
废水பைடு நூலகம்
集水池
第一反应池
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，
Cl2 + H2O NaOCl
HOCl + HCl 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-
CNCl+2OH-
①
②
CNO- + Cl- + H2O
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。 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
(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。
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
如 ClO-、MnO4-、Cr2O7-、Fe3+等。 ③新生态O原子
第二节 化学氧化法
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： 2Ca OCl + 2H2O Cl 2 HOCl + Ca(OH)2 +CaCl2
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 Fe3++ OH- + HO· HO· + H2O2 HO2· + H2 O HO2· + H2 O 2 O2+ H2O+HO· Fe2++ HO· Fe3++ OHFe3++ 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，
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
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)。