水污染控制工程——化学氧化还原学习教案.pptx

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1、会计学 1水污染控制工程 化学(huxu)氧化还原第一页，共41页。简单无机物的化学 简单无机物的化学(huxu)(huxu)氧化还原过程 氧化还原过程 实质是电子转移。失去电子的元素 实质是电子转移。失去电子的元素(yun s)(yun s)被氧化，是还原剂；得 被氧化，是还原剂；得到电子的元素 到电子的元素(yun s)(yun s)被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化 被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的，某一元素 和还原是同时发生的，某一元素(yun s)(yun s)失去电子，必定有另一元素 失去电子，必定有另一元素(yun s)(yun s)得到电子。氧化

2、剂的氧化能力和还原剂的还原能力是相对的，得到电子。氧化剂的氧化能力和还原剂的还原能力是相对的，其强度可以用相应的氧化还原电位的数值来比较。许多种物质的标 其强度可以用相应的氧化还原电位的数值来比较。许多种物质的标准电极电位值可以在化学书中查到。值愈大，物质的氧化性愈强，准电极电位值可以在化学书中查到。值愈大，物质的氧化性愈强，值愈小，其还原性愈强。值愈小，其还原性愈强。第2页/共41页第二页，共41页。有机物的氧化还原 有机物的氧化还原(hun yun)(hun yun)过程 过程 由于涉及共价键，电子的移动情形很复杂。许多反应并 由于涉及共价键，电子的移动情形很复杂。许多反应并不发生电子的直

3、接转移。只是原子 不发生电子的直接转移。只是原子(yunz(yunz)周围的电子云密 周围的电子云密度发生变化。目前还没有建立电子云密度变化与氧化还原 度发生变化。目前还没有建立电子云密度变化与氧化还原反应的方向和程度之间的定量关系。因此，在实际上，凡 反应的方向和程度之间的定量关系。因此，在实际上，凡是加氧或脱氢的反应称为氧化，而加氢或脱氧的反应则称 是加氧或脱氢的反应称为氧化，而加氢或脱氧的反应则称为还原，凡是与强氧化剂作用使有机物分解成简单的无机 为还原，凡是与强氧化剂作用使有机物分解成简单的无机物的反应，可判断为氧化反应。甲烷的降解历程历程如下：物的反应，可判断为氧化反应。甲烷的降解历

4、程历程如下：第3页/共41页第三页，共41页。各类有机物的可氧化性各类有机物的可氧化性 经验表明，酚类、醛类、芳胺类和某些 经验表明，酚类、醛类、芳胺类和某些(m(m u xi)u xi)有机硫化物 有机硫化物(如硫醇、硫醚 如硫醇、硫醚)等易于氧化；醇类、酸类、酯类、烷基取代的 等易于氧化；醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物 芳烃化合物(如 如“三苯 三苯”)”)、硝基取代的芳烃化合物、硝基取代的芳烃化合物(如硝基苯 如硝基苯)、不、不饱和烃类、碳水化合物等在一定条件 饱和烃类、碳水化合物等在一定条件(强酸、强碱或催化剂 强酸、强碱或催化剂)下 下可以氧化，而饱和烃类、卤代烃类、合成高分

5、子聚合物等难以 可以氧化，而饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等难以氧化。氧化。第4页/共41页第四页，共41页。第二节第二节 化学化学(huxu)(huxu)氧化法氧化法采用的氧化剂包括下列几类。采用的氧化剂包括下列几类。接受电子 接受电子(dinz(dinz)后还原成负离子的中性分子，如 后还原成负离子的中性分子，如Cl2 Cl2、O2 O2、O3 O3。带正电荷的离子，接受电子 带正电荷的离子，接受电子(dinz(dinz)后还原成负离子，如 后还原成负离子，如漂白粉的次氯酸根中的 漂白粉的次氯酸根中的Cl+Cl+变为 变为Cl-Cl-。带正电荷的离子，接受电子 带正电荷的离子，接受电

6、子(dinz(dinz)后还原成带较低正电 后还原成带较低正电荷的离子，如 荷的离子，如MnO4+MnO4+中的 中的Mn7+Mn7+变为 变为Mn2+Mn2+，Fe3+Fe3+变为 变为Fe2+Fe2+等。等。第5页/共41页第五页，共41页。一、空气氧化 一、空气氧化 空气氧化法就是把空气鼓入废水中，利用 空气氧化法就是把空气鼓入废水中，利用(lyng)(lyng)空气中 空气中的氧气氧化废水中的污染物。空气氧化法具有以下特点：的氧气氧化废水中的污染物。空气氧化法具有以下特点：电对 电对O2/O2-O2/O2-的半反应式中有 的半反应式中有H+H+或 或OH-OH-离子参加，因而氧化 离子

7、参加，因而氧化 还原电位与 还原电位与pH pH值有关。值有关。在常温常压和中性 在常温常压和中性pH pH值条件下，分子氧 值条件下，分子氧O2 O2为弱氧化剂，为弱氧化剂，反应性很低，故常用来处理易氧化的污染物。反应性很低，故常用来处理易氧化的污染物。提高温度和氧分压，可以增大电极电位；添加催化剂，提高温度和氧分压，可以增大电极电位；添加催化剂，可以降低反应活化能，都利于氧化反应的进行。可以降低反应活化能，都利于氧化反应的进行。第6页/共41页第六页，共41页。1 1、地下水除铁、锰、地下水除铁、锰 在缺氧的地下水中常出现二价铁和锰。通过曝气，可以将它们 在缺氧的地下水中常出现二价铁和锰。

8、通过曝气，可以将它们分别氧化为 分别氧化为Fe(OH)3 Fe(OH)3和 和MnO2 MnO2沉淀物。沉淀物。除铁的反应式为：除铁的反应式为：考虑水中的碱度作用，总反应式可写为：考虑水中的碱度作用，总反应式可写为：按此式计算，氧化 按此式计算，氧化lmg/L Fe2+lmg/L Fe2+，仅需，仅需O.143mg O.143mg L O2 L O2。实验 实验(shyn)(shyn)表明，上述反应的动力学方程为：表明，上述反应的动力学方程为：第7页/共41页第七页，共41页。研究指出，研究指出，MnO2 MnO2对 对Mn2+Mn2+的氧化具有催化作用。大致历程 的氧化具有催化作用。大致历程

9、为 为 氧化：氧化：吸附：吸附：氧化 氧化:曝气过滤 曝气过滤(或称曝气接触氧化 或称曝气接触氧化)除锰工艺。先将含锰地下 除锰工艺。先将含锰地下水强烈曝气充氧，尽量地散去 水强烈曝气充氧，尽量地散去CO2 CO2，提高，提高pH pH值，再流入天然 值，再流入天然锰砂或石英砂充填 锰砂或石英砂充填(chn tin)(chn tin)的过滤器，利用接触氧化原 的过滤器，利用接触氧化原理将水中 理将水中Mn2+Mn2+氧化成 氧化成MnO2 MnO2，产物逐渐附着在滤料表面形成一，产物逐渐附着在滤料表面形成一层能起催化作用的活性滤膜，加速除锰过程。层能起催化作用的活性滤膜，加速除锰过程。第8页/

10、共41页第八页，共41页。地下水除铁锰工艺流程(n y li chn)曝气方式可采用莲蓬头喷淋水、水射器曝气、跌水曝气、空气压缩机充气、曝气塔等。滤器(lq)可采用重力式或压力式。滤料粒径一般用0.62mm，滤层厚度0.71.0m，滤速1020m/h。为适用于Fe2+10mg/L，Mn2+1.5mg/L，pH6的地下水。当铁锰含量大时，可采用多级曝气和多级过滤组合流程(lichng)处理。第9页/共41页第九页，共41页。2 2、工业废水脱硫 工业废水脱硫 各种硫的标准电极电位如下：各种硫的标准电极电位如下：酸性溶液 酸性溶液 碱性溶液 碱性溶液 在酸性溶液中，各电对具有较弱的氧化能力 在酸性

11、溶液中，各电对具有较弱的氧化能力(nngl)(nngl)；而在碱；而在碱性溶液中，各电对具有较强的还原能力 性溶液中，各电对具有较强的还原能力(nngl)(nngl)。所以利用分子。所以利用分子氧氧化硫化物。以碱性条件较好。向废水中注入空气和蒸汽 氧氧化硫化物。以碱性条件较好。向废水中注入空气和蒸汽(加热 加热)，硫化物按下式转化为污毒的硫代硫酸盐或硫酸盐。，硫化物按下式转化为污毒的硫代硫酸盐或硫酸盐。第10页/共41页第十页，共41页。空气氧化法处理含硫废水空气氧化法处理含硫废水(fishu(fishu)工艺流程工艺流程 含硫废水经隔油沉渣(chnzh)后与压缩空气及水蒸气混合，升温至809

12、0，进入氧化塔，塔径一般不大于2.5m，分四段，每段高3m。每段进口处设喷嘴，雾化进料，塔内气水体积比不小于15。废水在塔内平均停留时间l.52.5h。第11页/共41页第十一页，共41页。二、湿式氧化 二、湿式氧化(y(y nghu)nghu)湿式氧化是在较高的湿度和压力下，用空气中的氧来氧化 湿式氧化是在较高的湿度和压力下，用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。因氧 废水中溶解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。因氧化过程在液相中进行，故称湿式氧化。与一般方法相比，湿式 化过程在液相中进行，故称湿式氧化。与一般方法相比，湿式氧化法适用范围广、处理效率高、二

13、次污染低、氧化速度快、氧化法适用范围广、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 装置小、可回收能量和有用物料(w lio)(w lio)。目前湿式氧化法广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤 目前湿式氧化法广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的农药废水、染料废水、制 其是毒性大，难以用生化方法处理的农药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机 药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水的处理。合成工业废水的处理。第12页/共41页第十二页，共41页。湿式氧化 湿式氧化(y(y nghu

14、)nghu)工艺流程 工艺流程第13页/共41页第十三页，共41页。温度对湿式氧化效果 温度对湿式氧化效果(xiogu(xiogu)的影响 的影响(1)温度(wnd)愈高，时间愈长，去除 率愈高。(2)达到相同的去除率，温度(wnd)愈 高，所需时间愈短，相应地 反应容积便愈小；(3)湿式氧化过程可以分为二个 速度段。前半小时，反应物浓度高，氧化速度快，去除率增加快，此后，反应物浓度降低或中间产物难以氧化，氧化速度趋缓，去除率增加不多。第14页/共41页第十四页，共41页。饱和水蒸汽量与温度、压力 饱和水蒸汽量与温度、压力(yl)(yl)的关系 的关系在一定温度下，压力(yl)愈高，气相中水汽

15、量就愈小，总压的低限为该温度下水的饱和蒸汽压。如果总压过低，大量的反应热就会消耗在水的汽化上。湿式氧化的操作压力(yl)一般不低于5.012.0MPa。第15页/共41页第十五页，共41页。三、湿式氧化 三、湿式氧化(y(y nghu)nghu)臭氧 臭氧O3 O3是氧的同素异构体，是一种具有鱼腥味的淡紫色气体。沸点 是氧的同素异构体，是一种具有鱼腥味的淡紫色气体。沸点-112.5 112.5；密度；密度2.144kg 2.144kg m3 m3，此外，臭氧还具有以下一些重要，此外，臭氧还具有以下一些重要(zhngyo)(zhngyo)性质。性质。（1 1）不稳定性：在常温下容易分解成为氧气并

16、放出热量。）不稳定性：在常温下容易分解成为氧气并放出热量。（2 2）溶解性：在水中溶解度比纯氧高）溶解性：在水中溶解度比纯氧高10 10倍，比空气高 倍，比空气高25 25倍。倍。（3 3）毒性：高浓度臭氧是有毒气体，有强烈的刺激作用）毒性：高浓度臭氧是有毒气体，有强烈的刺激作用（4 4）氧化性：一种强氧化剂，氧化还原电位与）氧化性：一种强氧化剂，氧化还原电位与pH pH值有关。值有关。（5 5）腐蚀性）腐蚀性 臭氧具有强腐蚀性。臭氧具有强腐蚀性。第16页/共41页第十六页，共41页。臭氧 臭氧(chuy(chuy ng)ng)的制备 的制备第17页/共41页第十七页，共41页。臭氧处理闭路

17、臭氧处理闭路(b l)(b l)系统 系统 水的臭氧处理在接触反应器内进行。选择何种反应器取决于反应类型。当过程受传质速度控制时，应选择传质效率高的螺旋(luxun)反应器、喷射器等；当过程受反应速度控制时，应选用鼓泡塔，以保持较大的液相容积和反应时间。第18页/共41页第十八页，共41页。臭氧在水处理 臭氧在水处理(ch(ch l l)中的应用 中的应用 水经臭氧处理，可达到降低 水经臭氧处理，可达到降低COD COD、杀菌、增加溶解氧、脱色除、杀菌、增加溶解氧、脱色除臭、降低浊度几个 臭、降低浊度几个(j)(j)目的。目的。臭氧的消毒能力比氯更强。对脊髓灰质炎病毒，用氯消毒，保 臭氧的消毒

18、能力比氯更强。对脊髓灰质炎病毒，用氯消毒，保持 持O.5 O.5 1mg/L 1mg/L余氯量，需 余氯量，需1.5 1.5 2h 2h，而达到同样效果，用臭氧消毒，而达到同样效果，用臭氧消毒，保持 保持O.045 O.045 O.45mgO3 O.45mgO3，只需，只需2min 2min。将混凝或活性污泥法与臭氧化联合，可以有效地去除色度和难 将混凝或活性污泥法与臭氧化联合，可以有效地去除色度和难阵解的有机物，紫外线照射可以激活 阵解的有机物，紫外线照射可以激活O3 O3分子和污染物分子，加快 分子和污染物分子，加快反应速度，增强氧化能力，降低具氧消耗量。目前臭氧氧化法存 反应速度，增强氧

19、化能力，降低具氧消耗量。目前臭氧氧化法存在的缺点是电耗大，成本高。在的缺点是电耗大，成本高。第19页/共41页第十九页，共41页。四、氯氧化四、氯氧化(y(ynghu)nghu)氯气是普遍使用的氧化剂，用于给水消毒和废水 氯气是普遍使用的氧化剂，用于给水消毒和废水(fishu)(fishu)氧 氧化。化。化学式 分子量氯当量molCl2/mol含氯量W 有效氯W 液氯 Cl271 100 100漂白粉CaCl(OCl)127 1 56 56次氯酸钠NaOCl 74.5 1 47.7 95.4次氯酸钙Ca(OCl)2143 2 49.6 99.2一氯胺 NH2Cl 51.5 1 69 138亚氯

20、酸钠NaClO290.5 2(酸性)39.2 156.8氧化二氯Cl2O 87 2 81.7 163.4二氯胺NHCl286 2 82.5 165第20页/共41页第二十页，共41页。1 1、氯消毒、氯消毒(xio d)(xio d)消毒的目的是杀灭致病微生物，防止水致疾病的危害，但并不是 消毒的目的是杀灭致病微生物，防止水致疾病的危害，但并不是彻底杀灭细菌。彻底杀灭细菌。氧化剂消毒至少包括两种途径：氧化剂消毒至少包括两种途径：（1 1）消毒剂通过细胞壁渗入细胞体，灭活细胞体内）消毒剂通过细胞壁渗入细胞体，灭活细胞体内(t(t ni)ni)酶蛋白；酶蛋白；（2 2）直接氧化细胞质。）直接氧化细

21、胞质。n n值的大小表征消毒剂的特性。值的大小表征消毒剂的特性。n n 1 1，表示浓度的增减对消毒效，表示浓度的增减对消毒效率有很大影响；率有很大影响；n n 1 1，表示接触时间影响更大。，表示接触时间影响更大。第21页/共41页第二十一页，共41页。需氯量确定需氯量确定(qudng)(qudng)试验试验 对含氨的给水和废水进行氯化处理，所需加氯量通常由实验确定：在相同水质的 对含氨的给水和废水进行氯化处理，所需加氯量通常由实验确定：在相同水质的一组水样中，分别投加不同剂量的氯或漂白粉、经一定接触时间 一组水样中，分别投加不同剂量的氯或漂白粉、经一定接触时间(shjin)(15(shji

22、n)(15 30min)30min)后，测定水中的余氯量，得到余氯量与加氯量的关系曲线。后，测定水中的余氯量，得到余氯量与加氯量的关系曲线。图中虚线(该线与坐标轴的夹角(ji jio)为45度)表示水中无杂质时加氯量与余氯量相等。同一加氯量下，虚线与实线的纵坐标差(b)代表水中微生物和杂质的耗氯量。第22页/共41页第二十二页，共41页。余氯量与需氯量的关系 余氯量与需氯量的关系(gun x)(gun x)通常可把实线分成四个区：通常可把实线分成四个区：在 在1 1区内 区内,氯先与水中所含的还原性物质反应，余氯量为 氯先与水中所含的还原性物质反应，余氯量为0 0。在。在2 2区内，投氯量与氨

23、的摩尔比小于 区内，投氯量与氨的摩尔比小于1 1，投加的氯基本上都与氨化合成氯胺，以化合性余氮存在，有一定消毒效果。，投加的氯基本上都与氨化合成氯胺，以化合性余氮存在，有一定消毒效果。在 在3 3区内 区内,仍然是化合性余氯，但由于加氯量较大 仍然是化合性余氯，但由于加氯量较大(jio d),(jio d),部分氯胺被氧化为 部分氯胺被氧化为N2O N2O或 或N2 N2，化合性，化合性余氯量逐渐减少。当 余氯量逐渐减少。当Cl2:NH3 Cl2:NH3 2 2时，氯胺量减至最小值 时，氯胺量减至最小值(B(B点 点)。到 到4 4区，区，Cl2:NH3 Cl2:NH3 2 2，氯胺不再增加，

24、余氯以游离性氯存在，实线与虚线平行。，氯胺不再增加，余氯以游离性氯存在，实线与虚线平行。第23页/共41页第二十三页，共41页。22、废水、废水(fishu)(fishu)的氯氧化的氯氧化(1)(1)含氰废水处理 含氰废水处理 氧化反应分为 氧化反应分为(fn wi)(fn wi)两个阶段进行。第一阶段，两个阶段进行。第一阶段，在 在pH=10 pH=10 11 11时，此反应只需 时，此反应只需5 5分钟。第二阶段将 分钟。第二阶段将CNO-CNO-氧化为 氧化为NH3(NH3(酸性条件 酸性条件)或 或N2(pH8 N2(pH8 8.5)8.5)，反应可在，反应可在1 1小时之内完成。小时

25、之内完成。(2)(2)含酚废水的处理 含酚废水的处理 实际投氯量必须过量数倍，一般要超出 实际投氯量必须过量数倍，一般要超出10 10倍左右。倍左右。（3)3)废水脱色 废水脱色 氯有较好的脱色效果，可用于印染废水，氯有较好的脱色效果，可用于印染废水，TNT TNT废水脱色。脱色效果与 废水脱色。脱色效果与pH pH值以及投氯方式有关。值以及投氯方式有关。第24页/共41页第二十四页，共41页。氯氧化 氯氧化(y(y nghu)nghu)系统 系统第25页/共41页第二十五页，共41页。氯氧化 氯氧化(y(y nghu)nghu)系统工艺流程 系统工艺流程随着污水不断流入，投氯池水位不断升高。

26、当水位上升到预定高度时，真空泵开始工 随着污水不断流入，投氯池水位不断升高。当水位上升到预定高度时，真空泵开始工作，抽去虹吸管中的空气，产生虹吸作用。污水由投氯池流入接触池，氧化一定时间之后，作，抽去虹吸管中的空气，产生虹吸作用。污水由投氯池流入接触池，氧化一定时间之后，达到预定处理效果，再排放。当投氯池水位降低到预定位置、空气进入虹吸管，真空泵停，达到预定处理效果，再排放。当投氯池水位降低到预定位置、空气进入虹吸管，真空泵停，虹吸作用破坏，水电磁阀和氯电磁阀自动开启，加氯机开始工作。当加氯到预定时间时，虹吸作用破坏，水电磁阀和氯电磁阀自动开启，加氯机开始工作。当加氯到预定时间时，时间继电器自

27、动指示 时间继电器自动指示(zh(zh sh)sh)，先后关闭氯、水电磁阀。如此往复工作，可以实现按污水，先后关闭氯、水电磁阀。如此往复工作，可以实现按污水流量成比例加氯。加氯量是否适当，可由处理效果和余氯量指标评定。流量成比例加氯。加氯量是否适当，可由处理效果和余氯量指标评定。第26页/共41页第二十六页，共41页。五、其他 五、其他(qt)(qt)氧化剂氧化 氧化剂氧化1.1.高锰酸盐氧化 高锰酸盐氧化高锰酸盐是一种强氧化剂，能与水中的 高锰酸盐是一种强氧化剂，能与水中的Fe3+Fe3+、Mn2+Mn2+、S2-S2-、CN-CN-、酚等有机物、酚等有机物很好地反应 很好地反应(fnyng

28、)(fnyng)，选择适当投量，它能杀死很多藻类和微生物。，选择适当投量，它能杀死很多藻类和微生物。2 2过氧化氢氧化 过氧化氢氧化过氧化氢与催化剂 过氧化氢与催化剂Fe2+Fe2+构成的氧化体系通常称为 构成的氧化体系通常称为Fenton Fenton试剂。在 试剂。在Fe2+Fe2+催化下，催化下，H2O2 H2O2能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应 能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应(fnyng)(fnyng)，加快有机物和还原性物质的氧化。加快有机物和还原性物质的氧化。第27页/共41页第二十七页，共41页。废水中的某些金属离子在高价态时毒性很大

29、，可用化学还原 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(hun yun)(hun yun)法将其还原 法将其还原(hun yun)(hun yun)为低价态后分离除去。为低价态后分离除去。常用的还原 常用的还原(hun yun)(hun yun)剂有下列几类。剂有下列几类。某些电极电位较低的金属，如铁屑、锌粉等。某些电极电位较低的金属，如铁屑、锌粉等。反应后：反应后：某些带负电的离子，如 某些带负电的离子，如NaBH4 NaBH4中的 中的B5+B5+，反应后，反应后 某些带正电的离子，如 某些带正电的离子，如FeSO4 FeSO4或 或FeCl2 FeCl2中的 中的Fe2+F

30、e2+，反应后，反应后第三节第三节 化学化学(huxu)(huxu)还原法还原法第28页/共41页第二十八页，共41页。一、还原一、还原(hun yun)(hun yun)除铬除铬还原除铬通常包括 还原除铬通常包括(boku)(boku)二步。首先，废水中的 二步。首先，废水中的Cr2O72-Cr2O72-在酸性条件下 在酸性条件下(pH(pH 4 4为宜与还原剂反应生成 为宜与还原剂反应生成Cr2(SO4)3 Cr2(SO4)3，再加碱，再加碱(石灰 石灰)生成 生成Cr(OH)3 Cr(OH)3沉淀，在 沉淀，在pH pH 8 8 9 9时，时，Cr(OH)3 Cr(OH)3的溶解度最小。

31、的溶解度最小。亚硫酸 亚硫酸 石灰法的反应式如下：石灰法的反应式如下：第29页/共41页第二十九页，共41页。铁屑过滤(gul)除铬工业上也采用铁屑 工业上也采用铁屑(或锌屑 或锌屑)过滤除铬。含铬的酸性废水 过滤除铬。含铬的酸性废水(控 控制进水 制进水pH4 pH4 5)5)进入充填铁屑的滤柱，铁放出电子，产生 进入充填铁屑的滤柱，铁放出电子，产生Fe2+Fe2+，将 将Cr6+Cr6+还原为 还原为Cr3+Cr3+，随着反应的不断进行，水中消耗了大量的，随着反应的不断进行，水中消耗了大量的H+H+，使，使OH-OH-离子浓度增高，当其达到一定 离子浓度增高，当其达到一定(ydng)(yd

32、ng)浓度时，与 浓度时，与Cr3+Cr3+反应生成 反应生成Cr(OH)3 Cr(OH)3，少量，少量Fe3+Fe3+生成 生成Fe(OH)3 Fe(OH)3，后者具有凝聚作用。，后者具有凝聚作用。将 将Cr(OH)3 Cr(OH)3吸附凝聚在一起，并截留在铁屑孔隙中。通常滤柱内 吸附凝聚在一起，并截留在铁屑孔隙中。通常滤柱内装铁屑高 装铁屑高1.5m 1.5m，采用滤速，采用滤速3m/h 3m/h。第30页/共41页第三十页，共41页。二、还原法除汞二、还原法除汞处理方法是将 处理方法是将Hg2+Hg2+还原为 还原为Hg Hg，加以分离和回收。采用的还原剂为比汞活泼的金属，加以分离和回收

33、。采用的还原剂为比汞活泼的金属(铁 铁屑、锌粒、铅粉、钢屑等 屑、锌粒、铅粉、钢屑等)、硼氢化钠和醛类等。废水中的有机汞先氧化为无机、硼氢化钠和醛类等。废水中的有机汞先氧化为无机(wj)(wj)汞，汞，再行还原。再行还原。采用金属还原除汞，通常在滤柱内进行。反应速度与接触面积、温度、采用金属还原除汞，通常在滤柱内进行。反应速度与接触面积、温度、pH pH值、金属纯 值、金属纯净度等因素有关。通常将金属破碎成 净度等因素有关。通常将金属破碎成2 2 4mm 4mm的碎屑，并去掉表面污物。控制反应温度 的碎屑，并去掉表面污物。控制反应温度20 20 80 80。温度太高，虽反应速度快，但会有汞蒸气

34、逸出。温度太高，虽反应速度快，但会有汞蒸气逸出。第31页/共41页第三十一页，共41页。第四节电解第四节电解(dinji)(dinji)电解是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程。废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极 电解是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程。废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极(ynj)(ynj)被还 被还原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。利用电解可以处理：利用电解可以处理：(1)(1)各种离子状态的污染物；各种离子状态的污染物；(2)(2)各种无机和有机的耗氧物质，如硫化物、酚和有 各种无机和有机的耗氧

35、物质，如硫化物、酚和有色物质等；色物质等；(3)(3)致病微生物。致病微生物。电解法能够一次去除多种污染物，装置紧凑，占地面积小，节省一次投资，易于实现自动化。药剂用 电解法能够一次去除多种污染物，装置紧凑，占地面积小，节省一次投资，易于实现自动化。药剂用量少。废液量少，可以适应较大幅度的水量与水质变化冲击。量少。废液量少，可以适应较大幅度的水量与水质变化冲击。第32页/共41页第三十二页，共41页。一、电解消耗一、电解消耗(xioho)(xioho)电量的计算电量的计算 遵从法拉第定律：遵从法拉第定律：(1)(1)电极上析出物质的量正比于通过电解质的电量；电极上析出物质的量正比于通过电解质的

36、电量；(2)(2)理论上，理论上，1 1法拉第电量可析出 法拉第电量可析出1 1摩尔的任何物质。即 摩尔的任何物质。即 式中 式中D D是通过电解池的电量，它等于电流强度 是通过电解池的电量，它等于电流强度I(A)I(A)与时间 与时间t(h)t(h)的乘积，单位为 的乘积，单位为F F，1F=96500 1F=96500库仑 库仑26.8 26.8安培小时。安培小时。W W和 和M M分别为析出物重量 分别为析出物重量(g)(g)和摩尔量，和摩尔量，n n为反应 为反应(fnyng)(fnyng)中析出物的电子转移数，即为析出的摩尔数。中析出物的电子转移数，即为析出的摩尔数。第33页/共41

37、页第三十三页，共41页。二、电解氧化二、电解氧化(ynghu)(ynghu)还原还原电解氧化是指废水污染物在电解槽的阳极失去电子，发生氧化分解，或者发 电解氧化是指废水污染物在电解槽的阳极失去电子，发生氧化分解，或者发生二次反应，即电极反应产物与溶液中某些成分相互作用，而转变为无害成分。生二次反应，即电极反应产物与溶液中某些成分相互作用，而转变为无害成分。前者是直接氧化，后者则为间接氧化。利用电解氧化可处理阴离子污染物。电解 前者是直接氧化，后者则为间接氧化。利用电解氧化可处理阴离子污染物。电解还原主要用于处理阳离子污染物。目前在生产应用中，都是以铁板为电极，由于 还原主要用于处理阳离子污染物

38、。目前在生产应用中，都是以铁板为电极，由于铁板溶解，金属离子在阴极 铁板溶解，金属离子在阴极(ynj)(ynj)还原沉积而回收除去。还原沉积而回收除去。第34页/共41页第三十四页，共41页。、电解除、电解除(jich)(jich)氰氰在阳极上发生 直接氧化反应：间接氧化：Cl-在阳极放电产生(chnshng)Cl2，Cl2水解成HOCl，OCl-氧化CN-为CNO-，最终为N2和CO2。若 溶液碱性不强，将会生成中间态CNCl。在阴极上发生 析出H2和部分金属离 子的还原反应：第35页/共41页第三十五页，共41页。22、电解除、电解除(jich)(jich)铬铬Cr6+(Cr6+(以 以C

39、r2O72-Cr2O72-或 或CrO4-CrO4-形式存在 形式存在)在电解 在电解(dinji)(dinji)槽中还原有 槽中还原有两种方式 两种方式 在阳极 在阳极:在阴极少量 在阴极少量Cr6+Cr6+直接还原：直接还原：上述两组反应都要求酸性条件。电解 上述两组反应都要求酸性条件。电解(dinji)(dinji)过程中 过程中H+H+大 大量消耗，量消耗，OH-OH-逐渐增多，电解 逐渐增多，电解(dinji)(dinji)液逐渐变为碱性 液逐渐变为碱性(pH7.5(pH7.5 9)9)，并生成稳定的氢氧化物沉淀：，并生成稳定的氢氧化物沉淀：第36页/共41页第三十六页，共41页。三

40、、电解三、电解(dinji)(dinji)凝聚与电解凝聚与电解(dinji)(dinji)浮上浮上 采用铁、铝阳极电解时，在外电流和溶液作用下，阳极溶解出 采用铁、铝阳极电解时，在外电流和溶液作用下，阳极溶解出Fe3+Fe3+、Fe2+Fe2+或 或A13+A13+。它们分别与溶液中的。它们分别与溶液中的OH-OH-结合成不溶于水的氢氧化物。这些微粒对水中胶 结合成不溶于水的氢氧化物。这些微粒对水中胶体粒子的凝聚和吸附活性很强。利用这种凝聚作用处理废水中胶体的过程叫电解 体粒子的凝聚和吸附活性很强。利用这种凝聚作用处理废水中胶体的过程叫电解凝聚。当电解槽的电压超过 凝聚。当电解槽的电压超过(c

41、hogu)(chogu)水的分解电压时，在阳极和阴极将产生 水的分解电压时，在阳极和阴极将产生O2 O2和 和H2 H2，这些微气泡表面积很大，在其上升过程中易黏附携带废水中的胶体微粒、，这些微气泡表面积很大，在其上升过程中易黏附携带废水中的胶体微粒、浮化油等共同浮上。这种过程叫电解浮上。在采用可溶性阳极的电解槽中。凝聚 浮化油等共同浮上。这种过程叫电解浮上。在采用可溶性阳极的电解槽中。凝聚和浮上作用是同时存在的。和浮上作用是同时存在的。第37页/共41页第三十七页，共41页。四、电解槽的设计(shj)一般工业废水连续处理的电解槽多为矩形。按槽内的水流方式可分为(fn wi)回流式与翻腾式两种

42、。第38页/共41页第三十八页，共41页。电解槽工艺电解槽工艺(gngy)(gngy)参数的确定参数的确定（1 1）电解槽有效容积）电解槽有效容积V V 式中 式中 Q Q废水设计流量，废水设计流量，m3/h m3/h；T T操作时间，操作时间，min min。（2 2）阳极面积）阳极面积A A 由选定的极水比和已求出的电解槽有效 由选定的极水比和已求出的电解槽有效 容积 容积V V推得，也可由选定的电流密度和总电流推得。推得，也可由选定的电流密度和总电流推得。（3 3）电流）电流I I 电流 电流I I应根据废水情况和要求的处理 应根据废水情况和要求的处理(chl)(chl)程度由试 程度由

43、试 验确定。对含 验确定。对含Cr6+Cr6+废水，也可用下式计算：废水，也可用下式计算：（4 4）电压）电压V V 等于极间电压和导线上的电压降之和 等于极间电压和导线上的电压降之和 第39页/共41页第三十九页，共41页。设计时还应考虑设计时还应考虑(kol)(kol)的问题的问题 电解槽长宽比取 电解槽长宽比取5 5 6:1 6:1，深宽比取，深宽比取1 1 1.5:1 1.5:1。进出水端要。进出水端要有配水和稳流措施，以均匀布水并维持良好流态。有配水和稳流措施，以均匀布水并维持良好流态。冰冻地区的电解槽应设在室内，其他地区可设在棚内。冰冻地区的电解槽应设在室内，其他地区可设在棚内。空

44、气搅拌可减少浓差极化，防止槽内积泥，但增加 空气搅拌可减少浓差极化，防止槽内积泥，但增加Fe2+Fe2+的 的氧化，降低电解效率。因此空气量要适当。氧化，降低电解效率。因此空气量要适当。阳极在氧化剂和电流的作用下，会形成一层钝化膜，使电 阳极在氧化剂和电流的作用下，会形成一层钝化膜，使电阻和电耗增加。可以通过投加适量 阻和电耗增加。可以通过投加适量(shling)NaCl(shling)NaCl，增，增加水流速度等方法防止钝化。加水流速度等方法防止钝化。耗铁量主要与电解时间、耗铁量主要与电解时间、pH pH值、盐浓度、阳极电位有关。值、盐浓度、阳极电位有关。第40页/共41页第四十页，共41页。感谢您的观看(gunkn)！第41页/共41页第四十一页，共41页。