1.12 氧化還原

　　大綱要求：了解氧化還原處理技術(shù)

　　1.12.1氧化還原法原理

　　氧化還原法：通過氧化還原反應(yīng)將廢水中的溶解性污染物質(zhì)去除的方法。

　　化學(xué)反應(yīng)中，失去電子的過程叫氧化，失去電子的物質(zhì)稱還原劑，在反應(yīng)中被氧化，得到電子的過程叫還原，而得到電子的物質(zhì)叫氧化劑，在反應(yīng)中被還原。

　　每個物質(zhì)都有各自的氧化態(tài)和還原態(tài)，其氧化還原電位的高低決定了該物質(zhì)的氧化還原能力。

　　廢水的氧化還原處理法又可分為氧化法和還原法兩類。

　　1.12.2氧化法

　　常用的氧化劑：空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯、三氯化鐵、過氧化氫和電解槽的陽極等。

　　1、氯氧化法

　?、旁恚?/P>

　　氯氧化法采用氯系氧化劑，如次氯酸鈉、漂白粉和液氯等，主要用于去除廢水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類以及對廢水進(jìn)行脫色、脫臭、殺菌等處理。

　?、坡妊趸ㄌ幚砗鑿U水

　　電鍍含氰廢水中的氰主要以游離氰和絡(luò)合離子氰兩種形態(tài)存在。一般游離狀態(tài)的毒性較大，而絡(luò)合離子狀態(tài)的毒性較小。

　　氯氧化氰化物的過程分兩個階段進(jìn)行：首先是在堿性條件下氰化物被氧化成毒性和氰化氫差不多的揮發(fā)性物質(zhì)氯化氰，在pH值為10～11時，在10多分鐘內(nèi)可將氯化氰轉(zhuǎn)化為毒性很小的氰酸根離子，這也稱作局部氧化法。

　　為防止處理水中含有劇毒物質(zhì)氯化氰，其處理工藝條件應(yīng)進(jìn)行如下控制：

　?、購U水的pH值宜大于11。

　?、趶U水中除含游離氰外還常常含有絡(luò)合氰，考慮到廢水中同時還含有其它還原性物質(zhì)存在，實際氧化劑的用量要比用公式計算的理論用量有所增加，以次氯酸納計為含氰量的5～8倍。

　?、蹨囟葘Ψ磻?yīng)的影響不大

　?、軐U水進(jìn)行攪拌可以加速反應(yīng)。

　　第二階段是進(jìn)行完全氧化反應(yīng)，即進(jìn)一步投加氯氧化劑，破壞碳―氮鍵，使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氮氣。完全氧化處理法工藝條件是：必須在局部氧化處理的基礎(chǔ)上，一般pH值為7.5～8.5，氧化劑的用量為局部氧化法的1.1～1.2倍，藥劑應(yīng)分兩次投加。

　?、怯糜诤訌U水的處理

　?、忍幚碓O(shè)備

　　主要要是反應(yīng)池及沉淀池。

　　2、臭氧氧化法

　　⑴臭氧的特性

　　臭氧是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。在理想的反應(yīng)條件下，臭氧可以把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài)，對水中有機物有強烈的氧化降解作用，還有強烈的消毒殺菌作用。

　　臭氧的性質(zhì)主要有：

　?、俨环€(wěn)定性;②溶解性;③毒性;④氧化性;⑤腐蝕性。

　?、瞥粞跹趸慕佑|反應(yīng)裝置

　　廢水的臭氧處理是在接觸反應(yīng)器中進(jìn)行，為了使臭氧與水中充分反應(yīng)，應(yīng)盡可能使臭氧化空氣在水中形成微小氣泡，并采用氣液兩相逆流操作，以強化傳質(zhì)過程。常用的臭氧化空氣投加設(shè)備有多孔擴(kuò)散器、乳化攪拌器、射流器等。

　?、浅粞跆幚砉に囋O(shè)計

　　設(shè)計內(nèi)容主要有兩方面：一是臭氧發(fā)生器型號和臺數(shù)的確定，確定的依據(jù)是臭氧投加量，臭氧化空氣中臭氧的濃度和臭氧發(fā)生器工作的壓力，二是臭氧布?xì)庋b置和接觸反應(yīng)池容積的確定，確定的依據(jù)是布?xì)庋b置性能和接觸反應(yīng)時間，一般為5～10分鐘。

　?、瘸粞踉趶U水處理中的應(yīng)用發(fā)展很快，近年來，隨著一般公共用水污染日益嚴(yán)重，要求進(jìn)行深度處理，國際上再次出現(xiàn)了以臭氧作為氧化劑的趨勢。臭氧氧化法在水處理中主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脫色，除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚等。

　?、沙粞跹趸ǖ膬?yōu)缺點

　　優(yōu)點：氧化能力強，對脫色、除臭、殺菌、去除有機物和無機物等效果，無二次污染，制備臭氧只用空氣和電能，操作管理方便;

　　缺點：投資大，運行費用高。

　　3、過氧化氫氧化法

　　過氧化氫價格較高，單獨使用時氧化反應(yīng)過程過于緩慢，所以目前多利用投加催化劑的方法以促進(jìn)氧化過程。常用的催化劑有硫酸亞鐵、絡(luò)合鐵、銅、錳、天然酶或芬頓試劑等。過氧化氫與二價鐵離子作用，能產(chǎn)生羥基自由基，其氧化能力僅次于氟，能使許多難于生物降解及一般化學(xué)氧化法難于氧化的有機物氧化分解。

　　4、光氧化法

　　目前由光分解和化學(xué)分解組合成的光催化氧化法已成為廢水處理領(lǐng)域中的一項重要技術(shù)。常用光源為紫外光，常用氧化劑有臭氧和過氧化氫等。

　　紫外光和臭氧法是光催化氧化法中比較成功的一種，能有效地去除水中鹵代烴、苯、醇類、酚類、醛類、硝基苯、農(nóng)藥和腐殖酸等有機物以及細(xì)菌和病毒等，而且在處理過程中不會產(chǎn)生二次污染。

　　5、濕式氧化法

　　在高溫(150～350℃)和高壓(0.5～20MPa)的操作條件下，以氧氣和空氣作為氧化劑，將廢水中的有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的過程稱為濕式氧化法。

　?、旁?/P>

　　在高溫和高壓下，水及氧氣的物理性質(zhì)都發(fā)生了變化，在100℃以內(nèi)，氧的溶解度隨溫度升高而降低，但當(dāng)溫度大于150℃時，氧的溶解隨溫度升高而增大，而且氧在水中的傳質(zhì)系數(shù)也增大。濕式氧化過程主要有兩個過程：空氣中的氧從氣相到液相的傳質(zhì)過程以及溶解氧與基質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)。

　?、茲袷窖趸ǖ膽?yīng)用

　　目前，濕式氧化法主要應(yīng)用在兩大方面：一是進(jìn)行高濃度難降解有機廢水生化處理的預(yù)處理，以提高可生化性，二是用于處理有毒有害的工業(yè)廢水。

　　⑶特點

　　濕式氧化法由于系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，投資大，操作管理難和運行費用高等原因而未能廣泛應(yīng)用。

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