最新第五章-污水的化学和物理化学处理教学讲义PPT课件.ppt

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1、第五章-污水的化学和物理化学处理一、化学法1.1化学氧化法水处理中常用的氧化剂包括氯气（Cl2）、二氧化氯（ClO2）、过氧化氢（H2O2）、臭氧（O3）、羟基自由基（HO•）。氧化剂在水溶液中的氧化电位：HO•（3.06V）>O3（2.07V）>H2O2（1.77V）>ClO2（1.5V）>Cl2（1.36V）（1）氯气的氧化原理1.1.1氯气（Cl2）氯胺消毒法当水中含有游离氨或有机氮化合物，CL2可以与其反应生成氯胺化合物，氯胺也有杀菌作用，但杀菌速率比次氯酸慢。漂白脱色氯气溶于水后起主要漂白作用的物质是次氯酸。关于它的作用机制有两种解释：（1）次氯酸不稳定，生成

2、氯化氢和新生氧，新生氧的氧化能力很强，能破坏有机色素分子结构达到漂白目的。（2）次氯酸通过加成反应与色素分子结构中双键结合，使色素变性脱色。（3）次氯酸的漂白是彻底的、不可逆的，有机色素脱色后不能恢复原色，可用作棉、麻、纸张等的漂白。氯氧化法处理含氰废水氯氧化法处理含酚废水1.1.2二氧化氯（ClO2）ClO2分子结构外层存在一个未成对电子-活泼自由基，具有很强的氧化作用。ClO2在水中几乎100%分子状态存在。ClO2及易透过细胞膜，渗入细菌及其他微生物细胞内，与细菌及其它微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制微生物蛋白质合成，最终导致

3、细菌死亡。ClO2对Fe2+、S2-、CN-等具有较强的氧化能力。1.1.3过氧化氢（H2O2）过氧化氢是1818年由法国化学家J.H.Thenard发现，它可以和水以任意比例混合，水溶液又称双氧水。双氧水主要用于纺织品、纸浆漂白，设备除垢，管道清洗以及用作除藻剂等。过氧化氢作为氧化剂使用具有以下优点：a、产品稳定，储存时每年活性氧的损失低于1%；b、安全，没有腐蚀性，能较容易地处理液体，设备简单；c、与水完全混溶，避免了溶解度的限制；d、无二次污染，能满足环保排放要求；e、氧化选择性高。（1）漂白脱色原理早期理论认为：双氧水分解产生的原子态氧可与织物上的色素作用，达到

4、漂白目的。而实验证明，在强碱、高温条件下，原子态氧能氧化纤维素、造成织物损伤，而漂白作用没有确切证据。1952年Wood和Richard根据双氧水和有机过氧化物可以产生游离基的事实，提出了游离基学说。在电子供体和碱存在条件下，游离基易于形成。碱和电子供体起催化作用，降低反应的活化能。HO•能破坏木素的发色基松柏醛基，使其失去发色功能（2）氧化硫化物和氰化物在处理硫化氢等硫化物时，在pH<8.5时，按照1：1摩尔比反应时，硫化物被氧化为硫，反应为不可逆。在处理含氰化合物工业废水时，反应如下：过氧化氢可以洗涤含硫化合物的气体，化学反应副产物为无害的硫酸、硫酸盐。1.1.4臭

5、氧（O3）（1）臭氧的用途（2）臭氧的制备臭氧消毒工艺（3）臭氧的漂白脱色原理1976年，克拉兹尔、克劳斯和莱启尔提出臭氧与木素和木素模型物反应的机理，认为O3与木素反应时在C3和C4处开环，生成高极性结构，使生色基失去生色能力。（3）臭氧的漂白脱色原理臭氧能与木素的未饱和双键反应，生成的过氧化氢可用来漂白纸浆。（4）臭氧和有机物反应原理HO•的产生机制含酚废水处理含CN-废水处理1.1.5羟基自由基（•OH）羟基自由基（OH•）是一种重要的活性氧，从分子式上看是氢氧根（OH-）失去一个电子形成。羟基自由基具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8v。是自然界中

6、仅次于氟的氧化剂。产生方法臭氧氧化法；过氧化氢氧化法；芬顿反应（Fenton）；O3/H2O2反应；光激发氧化法（O3/UV、H2O2/UV、O3/H2O2/UV）；光催化氧化法（Fenton/UV、TiO2/UV、TiO2/O3/UV）。芬顿反应（Fenton）以亚铁离子（Fe2+）为催化剂用过氧化氢（H2O2）进行化学氧化的废水处理方法。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系，也称为芬顿试剂。芬顿氧化法可有效地处理含硝基苯、ABS等有机物的废水以及用于废水的脱色除臭等。芬顿体系总体上分为两种反应，一种是Fe2+与H2O2反应，称为芬顿反应，另一种是Fe3+与H2O2反应，称

7、为类芬顿反应。芬顿反应全过程Fe3+和H2O2首先形成Fe3+的过氧络合物，然后以单分子的途径产生Fe2+进而产生OH•，但OH•并不是类芬顿反应中唯一存在的有效氧化剂，某些高价态的铁氧物种同时存在于芬顿体系中。无机离子的影响（1）Fe3+与无机离子络合后不能对H2O2发生有效的催化分解反应，因而一定程度上抑制了OH•的发生反应，从而放慢了溶液中目标物的降解速率。（2）SO42-和CL-等离子可能会捕获体系中的OH•，而且捕获反应所形成的SO4•-和CL•-是比OH•活性弱的物种，从而降低了目标物的降解速率。O3/H2O2O3可以和H2O