污水的化学处理_3.4_氧化还原法__3.5电解

2 药剂氧化法
2.1 空气(纯氧)氧化法 2.2 氯氧化法 2.3 臭氧氧化法 2.4 高锰酸钾氧化法 2.5 光辐射或放射线辐射氧化 2.6 高级氧化技术
2.1、空气(及纯氧)氧化法
2.1.1概述
（1）空气氧化法就是把空气鼓入废水中，利用空气中的氧 气氧化废水中的污染物。
（2）特点：
优点--氧的化学氧化性是很强的，且pH值降低，氧化性 增强。
2Fe 2 1/ 2O2 5H 2O 2FeOH 3 4H
考虑水中的碱度作用，总反应式可写为：
4Fe 2 8HCO3 O2 2H 2O 4FeOH 3 8CO2
按此式计算，氧化lmg/L Fe2+，仅需O.143mg／L O2。
研究指出，MnO2对Mn2+的氧化具有催化作用。大致历程
CH 4 CH 3OH CH 2O HCOOH CO2 H 2O 烷 醇 醛 酸 无机物
各类有机物的可氧化性
经验表明： 酚类、醛类、芳胺类和某些有机硫化物(如硫醇、硫醚)等
易于氧化； 醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物(如“三苯”)、
2 化学氧化法
去除对象：废水中的CN-、S2-、Fe2+、Mn2+
氧化剂包括下列几类。 ①接受电子后还原成负离子的中性分子，如Cl2、O2、
O3。 ②带正电荷的离子，接受电子后还原成负离子，如漂
白粉的次氯酸根中的Cl+变为Cl-。 ③带正电荷的离子，接受电子后还原成带较低正电荷
的离子，如MnO4-中的Mn7+变为Mn2+，Fe3+变为Fe2+ 等。
电极电势用能斯特公式表示：
式中：E-电极电势;E0—标准电极电势;R—摩尔气体常数;T— 热力学温度;n—转移的电子数;F—法拉第常数;
简单无机物的化学氧化还原过程
实质是
。失去电子的元素被氧化，是还原剂；得
到电子的元素被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化
和还原是同时发生的，某一元素失去电子，必定有另一元素
缺点--速度很慢，时间长. 改进-- 如果设法断开氧分子中的氧一氧键(如高温、高压、
催化剂、γ射线辐照等)，则氧化反应速度将大大加快。 "湿式氧化法"--高温(200～300℃)、高压(3～15MPa)强
化空气氧化过程.
2.1.2 常温常压和中性pH值条件下应用 分子氧O2为弱氧化剂，反应性很低，故常用来处 理易氧化的污染物。
层能起催化作用的活性滤膜，加速除锰过程。
地下水除铁锰工艺流程
曝气方式可采用莲蓬头喷淋 水、水射器曝气、跌水曝气、 空气压缩机充气、曝气塔等。 滤器可采用重力式或压力式。 滤料粒径一般用0.6～2mm， 滤层厚度0.7～1.0m，滤速 10～20m/h。
及铁屑等。 在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为氧化剂，
阴极可作为还原剂。
1.4.常用设备 投药氧化还原法--反应池，若有沉淀物生成，尚需进
行固液分离及泥渣处理。 电解氧化还原法—电解槽。
1.5 反应程度的控制
1）反应程度表述----用电极电势来衡量其氧化性(或 还原性)的强弱，估计反应进行的程度。氧化剂和 还原剂的电极电势差越大，反应进行得越完全。
硝基取代的芳烃化合物(如硝基苯)、不饱和烃类、碳水化 合物等在一定条件(强酸、强碱或催化剂)下可以氧化； 饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等难以氧化。
2） 影响处理能力的动力学因素
(1)药剂本性; (2)反应物浓度; (3)温度; (4)催化剂和不纯物的存在; (5)pH值
✓ H+与OH-直接参加反应; ✓ 做催化剂; ✓ 影响其他物质的存在状态和数量
为
Mn 2 O2 慢 MnO2 s
氧化：
Mn 2 MnO2 s 快 Mn 2 • MnO2 s
吸附： 氧化:
Mn 2 • MnO2 s O2 很慢 2MnO2
曝气过滤(或称曝气接触氧化)除锰工艺： 先将含锰地下水强烈曝气充氧，尽量地散去CO2，提高pH值；
再流入天然锰砂或石英砂充填的过滤器，利用接触氧化原理 将水中Mn2+氧化成MnO2，产物逐渐附着在滤料表面形成一
药剂还原法（亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁、二氧化 硫） 金属还原法（金属铁、金属锌） 电解（阴极）
学习内容
1 概述 2 化学氧化法 3 化学还原法 4 电化学方法
1 概述
1.1定义 通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害
的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化 还原法。
1.2.去除对象 氧化法: 有机污染物(如色、嗅、味、COD); 还原性无机离子(如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等) 还原法: 重金属离子(如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等)
1.3.常用药剂 最常采用的氧化剂: 空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及
漂白粉； 常用的还原剂: 硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、
废水的化学处理方法
---- 氧化还原法
➢按照污染物的净化原理，氧化还原处理方法包括药剂法、 电化学法(电解)和光化学法三大类。
分类
方法
氧 常温 空气氧化法
化 常压 氯氧化法（液氯、NaClO、漂白粉等）
法
Fenton氧化法
臭ห้องสมุดไป่ตู้氧化法
电解（阳极）
光氧化法
光催化氧化法
高温 高压
还原法
湿式催化氧化 超临界氧化 燃烧法
得到电子。
许多种物
质的标准电极电位值可以在化学书中查到。
E
E
RT nF
ln
氧化态 还原态
有机物的氧化还原过程
由于涉及共价键，电子的移动情形很复杂。许多反应并 不发生电子的直接转移。只是原子周围的电子云密度发生 变化。目前还没有建立电子云密度变化与氧化还原反应的 方向和程度之间的定量关系。因此，在实际上，凡是加氧 或脱氢的反应称为氧化，而加氢或脱氧的反应则称为还原， 凡是与强氧化剂作用使有机物分解成简单的无机物的反应， 可判断为氧化反应。甲烷的降解历程历程如下：
❖ 空气氧化除铁、锰（地下水） ❖ 空气氧化脱硫（石油炼厂废水）
(1)地下水除铁、锰
水的碱度是指水中所含能与强酸定量作 用的物质总量。碱度基本上是碳酸盐、 重碳酸盐及氢氧化物含量的函数。
在缺氧的地下水中常出现二价铁和锰。通过曝气，可以将 它们分别氧化为Fe(OH)3和MnO2沉淀物。
除铁的反应式为：