《水污染控制技术》课件-3.4 氧化还原法

水的化学处理任务4氧化还原法1概述2氧化法3还原法概述定义：对于废水中呈溶解状态的无机物和有机物，通过化学反应使物质发生氧化或还原，转化成微毒、无毒物质（有机物）或易于水分离的形态（无机物），从而达到处理的目的。概述化学氧化还原法需较高的运行费用，主要用于饮用水处理、特种工业用水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理。对于无机物氧化还原的实质是发生电子的转移。有机物加氧脱氢称为氧化，而加氢脱氧称为还原。特点氧化法（1）药剂氧化法投加化学氧化剂废水CN-S2-金属离子酚类醛类醇类洗涤剂油类氰化物氧化法氧化剂：无机物：有机物：CN-S2-Fe2+Mn2+酚醇醛油处理对象：活泼非金属中性分子：Cl2O2O3H2O2ClO2含氧酸根阴离子及高价金属离子：ClO-Fe3+MnO4-Cr2O7-氧化法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。定义降低pH值，有利于空气氧化；提高温度和氧分压，可以增大电极电位；添加催化剂，反应活化能降低，有利于氧化反应进行。特点氧化法应用举例：工业废水脱硫酸性条件：碱性条件：2S2-+2O2+H2OS2O32-+2OH-2HS-+2O2S2O32-+H2OS2O32-+2O2+2OH-2SO42-+H2O氧化法碱性氯化法（用于CN-的去除）次氯酸钠、漂白粉、液氯、二氧化氯。氧化剂（ClO-）氯氧化处理含氰废水（氰根转化为氰酸根，剧毒转为微毒）。应用氧化法碱性氯化法（用于CN-的去除）电镀、炼焦和一些化工厂。废水来源钢瓶。液氯储运方式氧化法臭氧氧化法(Ozone)臭氧氧化法是利用臭氧（O3)的强氧化能力，使污水中的污染物质氧化分解成低毒、无害的化合物，使水质得到净化。该方法可降低水中的BOD/COD，而且可以起到脱色、除臭、除味、杀菌等效用。

氧化法臭氧氧化法(Ozone)臭氧的性质：氧化能力（如表）：溶解性：水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍；毒性：对眼及呼吸器官有强烈的刺激作用；稳定性：易分解；腐蚀性：用耐腐材料。氧化剂方程式氧化电极电位•OHOH+H++e=H2O2.80臭氧O3+2H++2e=H2O+O2

2.07过氧化氢H2O2+2H++2e=2H2O1.77高锰酸根MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O1.52二氧化氯ClO2+e=Cl-+O21.50氯气Cl2+2e=2Cl-1.30氧化法制备：无声放电制法（臭氧发生器）01特点可达到降低COD,无二次污染；杀菌、增加溶解氧；脱色除臭；处理成本高。氧化法制备：无声放电制法（臭氧发生器）02应用

2KCN+3O3

2KCNO+2O2

2KCNO+H2O+3O3

2KHCO3+N2

+3O2

印染废水处理：用于脱色；发色基团：不饱和的原子团（偶氮基、羧基、硝基、亚硝基等）；脱色机理：不饱和键的断裂；含氰废水处理：氧化法（2）高级氧化技术难以生物降解或对生物有毒害作用的有机污染物。处理对象借助自由基参与的氧化过程。技术实质芬顿反应器氧化法（2）高级氧化技术特点：氧化能力强，可有效分解难生物降解的有毒有机物；反应速率快，效率高；无副产物生成；投资大，适于小规模深度处理。氧化法（2）高级氧化技术代表工艺：湿式氧化Fenton试剂氧化法H2O2-UV工艺催化湿式氧化工艺二氧化钛光催化氧化(非均相体系)光敏化氧化氧化法湿式氧化在高温（150-350C

）和高压(5-20MPa)下，用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮有机物和还原性无机物的一种方法。定义氧溶解度和传质系数的提高；自由基反应；作用机理氧化法各类难生物降解的高浓度有机废水；还原性无机物(CN-、SCN-、S2-)应用适用范围广、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量和有用物料。优点湿式氧化氧化法

H2O2(氧化剂)+Fe2+(催化剂)。Fenton试剂H2O2在Fe2+的作用下，可分解产生氧化能力很强的·HO，·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。基本原理Fenton试剂氧化法（芬顿法）氧化法Fenton试剂氧化法（芬顿法）反应过程：H2O2+hv→2•OHFe2++hv→Fe3+→Fe(OH)2+(pH=5.5)Fe(OH)2+→Fe2++•OHFe2++

H2O2→Fe3++OH-+•OHFe3++

H2O2→Fe2++HO2•+H+有机物+•OH→CO2+H2O+其他产物氧化法Fenton试剂氧化法（芬顿法）pH值：最佳pH为3；Fe2+的浓度：H2O2:Fe2+=10:1；H2O2的投加量和投加方式。影响氧化反应的因素废水脱色/难降解有机物的氧化。应用成本高，需要现场制备。缺点还原法废水中的某些金属离子在高价态时毒性很大，可用化学还原法将其还原为低价态后分离除去。常用的还原剂：SO2硫化钠硫化氢硫代硫铁粉硫代硫酸钠亚硫酸钠硫酸亚铁NaBH4甲醛还原法（1）还原法除铬来源：电镀冶炼制革化工等工业废水形式：CrO42-(pH>7.6)Cr2O72-

（pH<4.2）Cr2O42-+2OH-2CrO42-+2H2O⇔2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O⇔还原法方法：①

亚硫酸钠还原H2Cr2O7+3Ｎa2SO3+3H2SO4=2Cr2(SO4)3+3Ｎa2SO4+

8H2OCr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3↓+3Na2SO4还原法方法：H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+

7H2OCr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3CaSO4↓②

硫酸亚铁还原：③

水合肼还原：4CrO3+3