《氧化还原水处理技术》PPT电子课件讲义

第十三章氧化还原 13.1氧化剂 13.2高级氧化 13.3高锰酸钾及其复合盐的氧化 13.4其它氧化方法

第十三章 氧化还原 13.1氧化剂 13.2高级氧化 13.3高锰酸钾及其复合盐的氧化 13.4其它氧化方法

第十三章氧化还原 131氧化剂 氧化剂是一种能氧化其他物质而本身被还原的物质 非金属单质氧化剂:如F2、O2、C2、Br2、2、N2、S等; 金属的阳离子氧化剂:如Fe3+、Ag+、Cu2+等 弱氧化性酸:如盐酸、稀硫酸等; 强氧化性酸:如浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3、HCIO、 KMnO4、K2Cr2O7、KNO3、Na2O2、MnO2等。 既可做氧化剂又可做还原剂:例如,Na2O2、H2O2、S、SO 等,但它们以一种性质为主,Na2O2、H2O2、S主要做氧化 剂;Fe2+、SO2主要做还原剂

第十三章 氧化还原 13.1氧化剂 氧化剂是一种能氧化其他物质而本身被还原的物质。 非金属单质氧化剂:如F2、O2、Cl2、Br2、I2、N2、S等； 金属的阳离子氧化剂:如Fe3+、Ag+、Cu2+等； 弱氧化性酸:如盐酸、稀硫酸等； 强氧化性酸:如浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3、HClO、 KMnO4、K2Cr2O7、KNO3、Na2O2、MnO2等。 既可做氧化剂又可做还原剂：例如，Na2O2、H2O2、S、SO2 等，但它们以一种性质为主，Na2O2、H2O2、S主要做氧化 剂；Fe2+ 、SO2主要做还原剂

第十三章氧化还原 132高级氧化 1321臭氧氧化法 臭氧的主要物理化学特性 臭氧的相对密度为氧的1.5倍,在水中的溶解度比氧气大10倍,比空 大25倍。 臭氧在空气中会慢慢地连续自行分解成氧气,其反应式为 O3→>-O,+144.45kJ (13-1) 由于分解时放出大量热量,故当其浓度在25%以上时,很容易爆炸 但一般臭氧化空气中臭氧浓度不超过10%,因此不会发生爆炸。臭氧 在水中的分解速度比在空气中快得多,所以臭氧不易储存,需边产边用

第十三章 氧化还原 13.2高级氧化 13.2.1臭氧氧化法 1.臭氧的主要物理化学特性 臭氧的相对密度为氧的1.5倍，在水中的溶解度比氧气大10倍，比空 气大25倍。 臭氧在空气中会慢慢地连续自行分解成氧气，其反应式为 （13-1） 由于分解时放出大量热量，故当其浓度在25%以上时，很容易爆炸。 但一般臭氧化空气中臭氧浓度不超过10%，因此不会发生爆炸。臭氧 在水中的分解速度比在空气中快得多,所以臭氧不易储存，需边产边用

第十三章氧化还原 2.8 2.4 0.8 0.4 0 20 100 时间/min 图13-2臭氧在蒸馏水中的分解速率

第十三章 氧化还原

第十三章氧化还原 2.臭氧的制备 生产臭氧的方法大致有:无声放电法、放射法、紫外线法,等离 子射流法和电解法等。 工业上最常见的是无声放电法。 3臭氧氧化在水处理中的应用 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,使溶解性的 铁、锰变成固态物质,以便通过沉淀和过滤除去。 2Fe-+O3+3H, O->2Fe(OH) 3Mn+203→>3MnO2 3Mn2++4O2→3MnO CN+O3→CNO+O2 3CN-+O3→3CNO

第十三章 氧化还原 2.臭氧的制备 生产臭氧的方法大致有：无声放电法、放射法、紫外线法，等离 子射流法和电解法等。 工业上最常见的是无声放电法。 3.臭氧氧化在水处理中的应用 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，使溶解性的 铁、锰变成固态物质，以便通过沉淀和过滤除去

臭氧消毒系统 消除臭氧 -{千-氧发 空压机 接触反应池 出 水 污水 臭氧消毒流程

臭氧消毒系统

第十三章氧化还原 CNo+OH+H2O→>CO3+NH3 NH3+303→2NO3+3H2O CNO+2H++HQ→CO2↑+NH4 3NH4+503→3NO3+6H2O 2).氧化有机物 臭氧能够氧化许多有机物,如蛋白质、氨基酸、有机胺、链型 不饱和化合物、芳香族、木质素、腐殖质等,目前在水处理中 采用CODc和BOD5作为测定这些有机物的指标,臭氧在氧化这 些有机物的过程中,将生成一系列中间产物,这些中间产物的 cODc和BOD5值有的比原反应物更高

第十三章 氧化还原 2). 氧化有机物 臭氧能够氧化许多有机物，如蛋白质、氨基酸、有机胺、链型 不饱和化合物、芳香族、木质素、腐殖质等，目前在水处理中， 采用CODCr和BOD5作为测定这些有机物的指标，臭氧在氧化这 些有机物的过程中，将生成一系列中间产物，这些中间产物的 CODCr和BOD5值有的比原反应物更高

第十三章氧化还原 3)消毒 臭氧是非常有效的消毒剂。各种常用消毒剂的效果按以下顺序排 列: O3>CIO2>HOCI>OCI->NHCI2>NH2CI 臭氧杀菌效果好、速度快,而且对消灭病毒也很有效。臭氧消毒 的效果主要决定于接触设备出口处的剩余量和接触时间,其受pH 值、水温及水中氨量的影响较小。但也有一定的选择性,如绿霉 菌、青霉菌之类对臭氧具有抗药性,需较长时间才能杀死它们 4.臭氧氧化工艺的应用 臭氧可以用来对汽车制造厂综合废水(一级处理后的出水)进行 深度处理,且处理效果明显:臭氧对印染废水的CODc值去除率 不高,而对色度的去除效果显著,与传统的氯气氧化、吸附、混 凝等脱色方法相比,用臭氧脱色有着脱色程度髙、无二次污染等 优点

第十三章 氧化还原 3). 消毒 臭氧是非常有效的消毒剂。各种常用消毒剂的效果按以下顺序排 列： O3>ClO2>HOCl>OCl->NHCl2>NH2Cl 臭氧杀菌效果好、速度快，而且对消灭病毒也很有效。臭氧消毒 的效果主要决定于接触设备出口处的剩余量和接触时间，其受pH 值、水温及水中氨量的影响较小。但也有一定的选择性，如绿霉 菌、青霉菌之类对臭氧具有抗药性，需较长时间才能杀死它们。 4.臭氧氧化工艺的应用 臭氧可以用来对汽车制造厂综合废水（一级处理后的出水）进行 深度处理，且处理效果明显；臭氧对印染废水的CODCr值去除率 不高，而对色度的去除效果显著，与传统的氯气氧化、吸附、混 凝等脱色方法相比，用臭氧脱色有着脱色程度高、无二次污染等 优点

第十三章氧化还原 1322过氧化氢氧化法 1.过氧化氢的主要物理化学特性 纯过氧化氢是淡蓝色粘稠液体,熔点-0.43℃C,沸点150.2°C 在0°C时液体的密度是1.4649g/min,它的物理性质和水相似,它有 较高的介电常数。所以,不论纯过氧化氢或是它的水溶液都是一些 盐的离子化溶剂。过氧化氢可以任何比例与水混溶,过氧化氢也溶 解在包括醇、醚、酯等有机溶剂中 2过氧化氢的制备 从1945年起,利用有机物的自动氧化过程,使氧气还原成 过氧化氢。在工业生产上有两种方法:异丙醇法和蒽醌法 (CH3),CH+02>CH, COCH,+H,O

第十三章 氧化还原 13.2.2过氧化氢氧化法 1.过氧化氢的主要物理化学特性 纯过氧化氢是淡蓝色粘稠液体，熔点-0.43℃，沸点150.2℃。 在0℃时液体的密度是1.4649g/min，它的物理性质和水相似，它有 较高的介电常数。所以，不论纯过氧化氢或是它的水溶液都是一些 盐的离子化溶剂。过氧化氢可以任何比例与水混溶，过氧化氢也溶 解在包括醇、醚、酯等有机溶剂中。 2.过氧化氢的制备 从1945年起，利用有机物的自动氧化过程，使氧气还原成 过氧化氢。在工业生产上有两种方法：异丙醇法和蒽醌法

第十三章氧化还原 3过氧化氢在水处理中的应用 1) Fenton试剂 Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合,该试剂作为强氧 化剂的应用已具有一百多年的历史,在精细化工、医药化工、医 药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。 Fe++H,O,→Fe+OH+OH Fe2++OH→>Fe3+OH Fe3++H..,Fe2++HO+H+ Fe3++OH→Fe(OH)3(胶体) 2)过氧化氢单独氧化 ①产品稳定,储存时每年活性氧的损失低于1%; ②安全,没有腐蚀性,能较容易地处理液体 ③与水完全混溶,避免了溶解度的限制或排岀泵产生气栓; ④无二次污染,能满足环保排放要求; ⑤氧化选择性高,特别是在适当条件下选择性更高

第十三章 氧化还原 3.过氧化氢在水处理中的应用 1).Fenton试剂 Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，该试剂作为强氧 化剂的应用已具有一百多年的历史，在精细化工、医药化工、医 药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。 2).过氧化氢单独氧化 ①产品稳定，储存时每年活性氧的损失低于1%； ②安全，没有腐蚀性，能较容易地处理液体; ③与水完全混溶，避免了溶解度的限制或排出泵产生气栓； ④无二次污染，能满足环保排放要求； ⑤氧化选择性高，特别是在适当条件下选择性更高