第12章 氧化还原.ppt

第12章 氧化还原 12.1 药剂氧化还原 12.2 电解法 12.3 电解法应用与实例 12.4 高级氧化 12.5 其它氧化方法 12.1 药剂氧化还原 12.1.1 概述 通过化学反应，水中呈溶解状的无机物和有机物被氧化或还原为低浓度或无毒的物质，或转化成易于和水分离的形态，从而达到处理的目的，这种处理方法称为氧化还原法。 1. 无机物的氧化还原 对简单无机物而言，氧化还原过程为参与反应的物质得失电子的过程。反应中失去电子的物质称为还原剂，得到电子的物质称为氧化剂。只有当氧化剂、还原剂同时存在时，氧化还原反应才能进行。 12.3 电解法应用与实例 12.3.1电解法处理含铬废水 1 基本原理 在电解槽中，阳极为铁板，在电解过程中铁板阳极溶解产生强还原剂亚铁离子，在酸性条件下，可将废水中的六价铬还原为三价铬 Fe－2e → Fe2+ Cr2O72-+6Fe2++14H+ → 2Cr3++ 6Fe3+ + 7H2O Cr2O72-+3Fe2++8H+ → Cr3+ + 3 Fe3++4H2O 12.4 高级氧化 12.4.1 臭氧氧化法 12.4.1.1 臭氧的物理化学性质 臭氧(O3)是由三个氧原子组成的氧的同素异构体，室温下为无色气体，高压下可变成深褐色液体，具有特殊的刺激性气味。 1. 溶解度 臭氧在水中的溶解度比氧气大10倍，臭氧在水中的溶解度符合亨利定律。 （12-11） 式中 C — 臭氧在水中的溶解度（mg/L）； — 亨利常数[mg/(L·kPa)]： P — 臭氧化空气在臭氧中的分压（kPa）。 12.4.1.3 臭氧氧化在水处理中应用 1. 氧化无机物 臭氧能将水中的二价铁、锰氧化成三价铁及高价锰，使溶解态的铁、锰变成固态，便于通过沉淀和过滤除去。其反应式如下 2Fe2+ + O3 + 3H2O → 2Fe(OH)3 3Mn2+ + 2O3 → 3MnO2 3Mn2+ + 4O3 → 3MnO4 2. 氧化有机物 臭氧能够氧化大多数有机物，如蛋白质、氨基酸、有机胺、链型不饱和化合物、芳香族化合物、木质素、腐殖质等。 此外，某些微生物难分解的有机物如表面活性剂(ABS等)，臭氧却很容易氧化分解这些物质。 12.4.2 过氧化氢氧化法 12.4.2.1 过氧化氢的理化性质 纯过氧化氢是淡蓝色粘稠液体，熔点-0.43℃，沸点150.2℃，0℃时密度为1.4649g/cm3。其物理性质和水相似，有较高的介电常数。纯的过氧化氢较稳定，在无杂质污染和良好的储存条件下，可在室内外长期储存，但须与有机物及易燃物隔离。 H2O2是常用的强氧化剂。 H2O2在酸性或碱性溶液中还具有一定还原性。 12.4.4 湿式氧化法 12.4.4.1 湿式氧化法的原理 湿式氧化是在较高的温度和压力下，利用氧来氧化废水中溶解及悬浮态有机物和还原性无机物的一种方法。 湿式氧化去除有机物的氧化反应主要属于自由基反应，经历链的引发（诱导期）、链的发展和传递（增殖期）、链的终止（结束期）三个阶段。 12.4.4.2 影响湿式氧化的因素 影响湿式氧化的因素有温度、压力、反应时间及废水性质等。 温度是湿式氧化过程中的主要影响因素。温度越高，反应速率越快，反应进行得越彻底。 压力的作用是保证呈液相反应，所以总压不应低于该温度下的饱和蒸汽压。总压不是氧化反应的直接影响因素，它与温度偶合。 由于有机物氧化与其电荷特性和空间结构有关，废水性质也是影响湿式氧化反应的因素之一。 12.4.4.3 湿式氧化法的工艺流程 湿式氧化法已在炼焦、化工、石油、轻工等废水处理中得到应用，如有机农药、染料、合成纤维、CN-、SCN-等还原性无机物，以及难生物降解的高浓度有机废水的处理。湿式氧化系统的工艺流程如图12-12所示。 12.5 其它氧化方法 12.5.1 催化湿式氧化 　　催化湿式氧化法（Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO）是在传统的湿式氧化（Wet Air Oxidation，WAO）工艺中加入适宜催化剂以降低反应所需的温度和压力，提高氧化分解能力，防止设备腐蚀并降成本。 12.5.2 助加催化湿式氧化 由于WAO工艺需要在很高的反应压力和温度下进行，在WAO反应过程中，引人H2O2作启动剂，在较温和的反应条件下，首先H2O2和Fe2+组成Fenton试剂形成·OH自由基，再进行链的激发和繁殖，可缩短反应诱导期，启动并加速氧化反应。这种在催化湿式氧化体系