氧化还原法分类.doc

第1节 概述一、氧化还原的基础 通过氧化或还原，将水中溶解性物质 无害物 无机物：失去电子过程氧化过程，失去电子的物质还原剂 得到电子过程还原过程，得到电子的物质氧化剂 每个物质都有各自的氧化态和还原态。 氧化还原能力（失去或得到电子的能力）： 氧化还原电位作为指标。 标准氧化还原电位E0，以氢的电位值作为基准，氧化态和还原态的浓度为1.0M时所测的值，由负值到正值依次排列。E0越大，氧化性越大，如： E0/(S/S2-)=-0.428 V E0/(Cr2O72-/2Cr3+)=1.33VE0/(Cl2/2Cl-)=1.36VE0/(MnO4-/Mn)=1.51V 当物质浓度不为1.0M时可用能斯特方程计算： EE0 RT/nF ln 氧化态/还原态 R:气体常数； T：绝对温度 F：法拉第常数；n：反应中转移的电子数 位置在前者可以作位置在后者的还原剂，放出电子。 有机物：难以用电子的转移来分析（因为涉及到共价健，电子的移动很复杂，只是发生电子云密度变动）氧化：加氧或去氢反应，或生成CO2， H2O还原：加氢或去氧反应二、氧化还原法分类分 类方 法氧化法常温常压空气氧化法氯氧化法（液氯、NaClO、漂白粉等）Fenton氧化法臭氧氧化法电解（阳极）光氧化法光催化氧化法高温高压湿式催化氧化超临界氧化燃烧法还原法药剂还原法（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）第2节 氧化法一、氯氧化法投加药剂：漂白粉、次氯酸钠、液氯等。氯在水中瞬间水解：Cl2 H2O HOCl HClHOClH+ + OCl-pH9时，OCl- 接近100OCl-的标准氧化还原电位1.2V主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油类的氧化去除以及脱色、脱臭、杀菌等下面主要介绍处理含氰废水处理。氰的毒性与其结合状态有关。一般游离CN毒性大，络合离子形态毒性小。第一阶段（局部氧化法）： CN OCl H2O CNCl（有毒） 2OH 该式在任何pH下，反应都很快。但生成的CNCl 挥发性物质，毒性和HCN差不多。在酸性下稳定。需进一步分解它。 CNCl 2OH CNO（氰酸根，毒性小） Cl H2O 该反应需pH控制在1213，时间：1015分，pH9.5时，反应不完全。第二阶段（完全氧化法）： 虽然CNO毒性小（仅为氰的千分之一），但易水解生成NH3。因此从水体安全出发，还应彻底处理。 2NaCNO+3HOCl +H2O2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O pH应在67。考虑重金属氢氧化物的沉淀去除，可控制在7.58，时间30分工艺流程： 局部氧化和完全氧化。二、 臭氧氧化法1臭氧的特点强氧化剂：氧化还原电位与pH有关，在酸性溶液中为2.07V, 仅次于氟（3.06），在碱性溶液中为1.24V。在水中的溶解度较低，只有37mg/L（25度时）。臭氧化空气中臭氧只占0.6-1.2%会自行分解为氧气。水中的分解速度比在空气中的快。如水中的臭氧浓度为3mg/L时，在常温常压下，其半衰期仅530分。有毒气体，对肺功能有影响，工作场所规定的最大允许浓度为0.1mg/L。具有腐蚀性。除金和铂以外，臭氧化空气对所有的金属材料都有腐蚀，一般采用不锈钢材料对非金属材料也有强烈的腐蚀作用，不能用普通橡胶作密封材料。2臭氧的制备1原理：无声放电法（气相中放电和液相中放电两种），水处理中多采用气相中放电。石墨和不锈钢作为电极。无声放电原理：由于介电体的阻碍，只有极小的电流通过电场，即在介电体表面的凸点上发生局部放电。 在放电高速电子流的轰击下， O2 2O 3O O3 或OO2 O3由于生成的臭氧的分解，生成的臭氧一般只占空气的0.61.2（体积比）。氧气生产臭氧的总反应式：3O2 2O3- 288.9 kJ（或144.4 kJ/mol-O3）每生产1kg O3 需要消耗0.836kWh由于95%左右的电能变成光能和热能实际电耗：1520 kWh/kg-O32）无声放电臭氧发生器： 分为：板式电极和管式电极两种。 如何排出放电时产生的热量，冷却是提高臭氧产量的关键。臭氧产量与电压的二次方成正比。但电压过高，耗电量大，介电体容易被击穿，一般电压为：1015kV。提高交流电的频率，可增加放电次数，从而可提高臭氧的产量。放电间隙越小，越容易放电，产生无声放电所需的电压越小，耗电量越小，但间歇过小，介点体或电极表面要求越高，管式一般23.5mm。3.臭氧接触反应设备臭氧加入水中后，水为吸收剂，臭氧为吸收质，气液两相进行传质。同时臭氧与水中的杂质进行化学反应，属于化学吸收。它不仅和相间的传质速率有关，还和化学反应速率有关。臭氧与水中杂质的化学反应有快有慢。当水中杂质，如酚、氰、亲水性染料等与臭氧的化学反应很快时，吸收速率受传质速率的控制；化学反应速率很慢时，其吸收速率受化学反应速率控制。因此，应根据臭氧处理的对象，选用不同的接触反应设备。气泡式：是一种用于受化学反应控制的气液接