一、氧化還原的原理

化工廢水處理工程中水中溶解性物質(zhì),包括無機(jī)物和有機(jī)物,可以通過化學(xué)反應(yīng)過程將其氧化或還原,轉(zhuǎn)化成無害或毒性不大的新物質(zhì),或者轉(zhuǎn)化成容易從水中分離排除的形態(tài)(氣體或固體),從而達(dá)到處理的目的。

氧化還原法的實(shí)質(zhì)是無機(jī)物在化學(xué)反應(yīng)中,元素(原子或離子)失去電子,引起化合價(jià)升高或降低。

在水處理中常用的氧化劑有:氣態(tài)的O2、Cl2、O3;漂白粉;高錳酸鉀等。

在水中常用的還原劑有:鐵屑、鋅粉、硼氫化鈉、硫酸亞鐵、二氧化硫等。

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二、氧化的方法和類型

(1)空氣(及純氧)氧化法

氧的化學(xué)氧化性是很強(qiáng)的,且PH值降低,氧化性增強(qiáng),有利于空氣氧化法的進(jìn)行。但是,用氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)的活化能很高,因而反應(yīng)速度很慢。這就使得在常溫、常壓、無催化劑時(shí),空氣氧化法(曝氣法)所需反應(yīng)時(shí)間很長,使其應(yīng)用受到限制。如果設(shè)法斷開氧分子中的O—O鍵(如高溫、高壓、催化劑、r射線輻射),則氧化反應(yīng)速度將大大加快。

化工廢水處理工程中純氧氧化法雖然處理效率較高,但由于成本高,應(yīng)用受限制。只有在廉價(jià)純氧可供利用時(shí),才考慮選用。

(2)臭氧氧化法

化工廢水處理工程中臭氧的氧化性很強(qiáng),在理想的反應(yīng)條件下,臭氧可把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的高氧化態(tài),對(duì)水中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用,還有強(qiáng)烈的消毒殺菌作用。因此,臭氧法處理廢水具有反應(yīng)完全,速度快,出水無臭無味,不產(chǎn)生污泥等優(yōu)點(diǎn)。

由于臭氧是不穩(wěn)定的,因此通常多在現(xiàn)場(chǎng)制備臭氧。制備臭氧的方法很多,有電解法、化學(xué)法、高能射線輻射法和無聲放電法等,目前工業(yè)上幾乎都采用干燥空氣或氧氣經(jīng)無聲放電來制取臭氧。

水的臭氧處理在混合反應(yīng)器(接觸反應(yīng)器)內(nèi)進(jìn)行。反應(yīng)器應(yīng)促使臭氧和水分充分接觸,擴(kuò)散混合,使與水中的雜質(zhì)充分反應(yīng)。

微孔擴(kuò)散板式的反應(yīng)器中,廢水從上而下流動(dòng),臭氧從池底的擴(kuò)散板噴出,以微小氣泡上升,與廢水逆流接觸,接觸時(shí)間越長,反應(yīng)進(jìn)行越充分。

臭氧具有強(qiáng)腐蝕性,因此設(shè)備及管路應(yīng)采用耐腐蝕的材料或進(jìn)行防腐處理。

(3)氯氧化法

氯是為普遍使用的氧化劑。氯氧化處理常用的藥劑有氯氣、氯的含氧酸及其鈉鹽、鈣鹽以及二氧化氯。

顯然,它們的氧化性,亦與PH值有關(guān)。氯的氧化作用還可因光輻射(如紫外光)或放射性輻射而強(qiáng)化。

氣態(tài)的二氧化氯不穩(wěn)定,容易爆炸,但它的水溶液卻相當(dāng)穩(wěn)定。加熱、光照、OHˉ及某些催化劑可促使二氧化氯溶液分解。二氧化氯在水中溶解度大(為氯的5倍),因此常在現(xiàn)場(chǎng)制備,并溶于水備用。

用二氧化氯除臭和味后,沒有殘余臭和味;當(dāng)水中含酚時(shí),不產(chǎn)生氯酚,因此對(duì)除酚特別有用。但ClO2的還原(及歧化)產(chǎn)物ClO2ˉ對(duì)人體有毒,ClO2處理有機(jī)廢水時(shí)所產(chǎn)生的氯代有機(jī)物對(duì)人體也有長期的生理效應(yīng)。因此,用ClO2處理水后,再經(jīng)活性炭吸附處理。

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