水处理课件：化学沉淀及氧化还原法课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 化学沉淀法,向废水中投加某些化学药剂,使之与废水中的某些溶解物质发生化学反应，生成难溶的沉淀物的方法称为,化学沉淀法。,废水中有很多种离子都可以采用以上的原理从水中沉淀去除。,工业废水中常见危害性大重金属：如,Hg,、,Zn,、,Cd,、,Pb,、,Cu,等离子和某些非金属（如,As,、,F,等）都可以采用化学沉淀法去除。,一、基本原理,物质在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度的大小主要取决于物质和溶剂的本性，也与温度、盐效应、晶体结构和大小等有关。,习惯上溶解度大于,1g/100gH,2,O,物质列为可溶物；,0.1g/100gH,2,O,的，列为难溶物；,介于两者之间的，列于微溶物。,利用化学沉淀法处理水所形成的化合物都是难溶物。,在一定温度下，难溶化合物的饱和溶液中，各离子浓度的乘积称为溶度积，它是一个化学平衡常数，以,K,sp,表示。难溶物的溶解平衡可用下列通式表达,若,A,n+m,B,m-,n,K,SP,，,溶液不饱和，难溶物将继续溶解；,A,n+m,B,m-,n,=Ksp,，溶液达饱和无沉淀产生；,A,n+m,B,m-,n,Ksp,，将产生沉淀，因此，根据溶度积，可以初步判断水中离子是否能用化学沉淀法来分离以及分离的程度。,二、化学沉淀法工艺及设备,流程和设备与化学混凝法相类似。,包括化学药剂（沉淀剂）的配制和投加设备：,(1),化学沉淀剂的配制与投加；,(2),沉淀剂与原水混合、反应；,(3),固液分离，设备有沉淀池、气浮池等；,(4),泥渣处理与利用。,三、化学沉淀法的分类,根据使用沉淀剂不同，化学沉淀法可分为：,氢氧化物沉淀法；,硫化物沉淀法；,钡盐沉淀法等；,其它沉淀法。,沉淀剂用量一般不超过理论用量的,2050,。,1,、氢氧化物沉淀法,1,）原理,除碱金属和部分碱土金属外，大部分金属离,子都可以与碱反应生成氢氧化物沉淀而得以去除。,该法的去除效果与溶液的,pH,值相关，所以控制反,应的,pH,值范围是该法的关键。,(1),金属离子浓度相同时，溶度积,K,sp,愈小,则开始析出氢氧化物沉,淀的,pH,值愈低；,(2),同一金属离子，浓度愈大，开始析出沉淀的,pH,值愈低。,根据各种金属氢氢化物的,K,sp,值，可计算出某一,pH,值时溶液中金属离子的饱和浓度。以,pH,值为横坐标，以,-lgMn,+,为纵坐标，即可绘制纯溶液中金属离子的饱和浓度与,pH,值的关系图。根据关系图可确定各金属离子沉淀的条件。,常用氢氧化物溶度积常数,即可根据出水中所要求的金属离子浓度来确定,pH,的控制范围。,表,16-1,列出各种金属氢氧化物的溶度积常数。,但由于废水的水质很复杂，实际上氢氧化物在废水中的溶解度与,pH,值的关系和上述的计算值有一定的出入，因此具体控制条件应通过试验来确定，计算值可供参考。,溶度积常数,沉淀剂：石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白云石等。,优点：具有经济、简便、药剂来源广泛等优点，在处理,重金属废水中应用最广。,存在问题：主要是劳动卫生条件较差，石灰品级不稳,定，管道设备易结垢堵塞,(CaSO,4,CaF,2,等）,与腐蚀，沉渣体积庞大，脱水困难。,沉渣问题最为突出，因为氢氧化物沉渣多为胶体状态，含水率高达,95,98,%,，给脱水造成极大的困难。,2,）常用沉淀剂：,3,）氢氧化物沉淀法的应用,含锌废水的处理,pH=9,，全部以,Zn(OH),2,的形式沉淀,pH11,，,Zn(OH),2,又溶于碱中，生成,Zn(OH),4,2-,或,ZnO,2,2-,离子。,这是因为,Zn,的氢氧化物是两性的，既可溶于酸，又可溶于碱。,工程上，处理含锌废水时，,pH,值应控制在,9 11,的范围内。,与,Zn,具有相似特性的还有,Pb,、,Cr,、,Sn,、,Al,等，此类金属采用氢氧化物沉淀法进行水处理时,pH,值控制更显得尤为重要，具体控制条件应以试验为基础。,工程上应用注意的问题,冶炼废水处理,冶炼厂的废水中常常含有大量的重金属离子，采用氢氧沉淀法可以达到较好的处理效果。,国内某冶炼厂采用氢氧化物沉淀法处理重金属离子废水试验处理前后水质的变化情况见,2,、硫化物沉淀法,1,）原理,金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的,溶解度小得多，因此，采用硫化物沉淀法可以,比较完全地去除水中的重金属离子。,如以,MS,表示金属硫化物，则有：,优点：具有去除效率高、适用,pH,值范围大、便,于泥渣中有用物质回收,.,缺点：处理费用较高，生成的硫化物沉淀较困,难，常需投加凝聚剂以加强去除效果。,硫化物沉淀法经常作为氢氧化物沉淀法的补充法。,2,）常用沉淀剂,常用的沉淀剂：,H,2,S,、,Na,2,S,、,K,2,S,、,（,NH,4,),2,S,、,NaHS,等，其中前,3,种淀剂使用较多。,H,2,S,是一种无色、有恶臭且有毒的气体，在使用时必须注意安全，空气的允许浓度不得超过,0.01mg/L,3,）硫化物沉淀法的应用,目前含,Hg,2+,、,Zn,2+,、,Cu,2+,、,Pb,2+,、,Cd,2+,、,AsO,2,-,等废水都可以采用,其中应用最多的是,Hg,2+,的去除。,原理：,无机汞（,Hg,2+,、,Hg,+,）：在碱性,pH,值为,8,10,下，与硫化物沉淀反应生成沉淀，溶度积很小，除汞率很高。,有机汞：先用氯氧化剂将其氧化成无机汞，再通过沉淀加以去除。,沉淀剂可采用硫化钠（,Na,2,S,）或硫氢化钠（,NaHS),与溶解的汞化合物的反应为,：,注意事项：,应严格控制硫化物的投加量：,提高沉淀剂投加量有利于硫化汞的沉淀析出，但硫化物过量投加时很容易使溶解度很低的硫化汞转化为可溶的络合物；,生成的硫化汞颗粒很小，沉淀物很难分离。为了提高汞的去除效率，常投加适量的凝聚剂硫酸亚铁（,FeSO,4,），以去过量的硫离子。反应如下：,应用：用,Na,2,S,处理含,Hg,废水：,实例应用,上海某化工厂采用硫化钠共沉淀法处理乙醛车间排出的含汞废水，废水含汞,5,10mg/L,，,pH2,4,。原水用石灰将,pH,值调到,8,10,后。先投加,6,的,Na,2,S30mg/L,，与汞反应后再投加,7,的,FeSO,4,60mg/L,，处理后出水含汞降至,0.2mg/L,。,3,、碳酸盐沉淀法,碳酸盐沉淀法有,3,种应用方式：,投加难溶碳酸盐（如,CaCO,3,),利用沉淀转化原理、使水中金属离子（如,Pb,2+,、,Cd,2+,、,Zn,2+,及,Ni,2+,等）生成溶解度更小碳酸盐沉淀析出。,CaCO,3,+Pb,2+,PbCO,3,+Ca,2+,投加可溶性碳酸盐（如,Na,2,CO,3,),使水中金属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出。,ZnSO,4,+Na,2,CO,3,ZnCO,3,+Na2SO,4,投加石灰,与水中碳酸盐硬度生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁而沉淀析出，这种方法可以去除水中的碳酸盐硬度。,根据原水水质和出水水质的要求,:,最常见的化学药剂：石灰（,CaO),，有时还辅以纯碱（,Na,2,CO,3,）、石膏（,CaSO,4,）等,CaO+Ca(HCO,3,),2,CaCO,3,+H,2,O,H,2,0+CaO+Mg(HCO,3,),2,CaCO,3,+Mg(OH),2,Ca(OH),2,+Ca(OH),2,CaCO,3,+H,2,O,4,、其它沉淀法,1,）钡盐沉淀法,:,钡盐沉淀法,仅限于含铬废水,的处理。,采用的沉淀剂：,BaCO,3,、,BaCl,2,和,BaS,等,铬酸钡,（,BaCrO,4,），溶度积为,Ksp=1.210,-10,。,钡盐沉淀法处理含铬废水的,关键在于严格控制,pH,值,。,氯化银沉淀法,含银废水：镀银和照相两个工艺，加氯化物可以沉淀去除废水中的银，并能回收利用。,一般先用电解法回收银，将银的浓度降低至,100,500mg/L,，然后再用氯化物沉淀法将银的浓度进一步降至更低。如果在碱性条件下与其他金属氢氧化物共沉淀，银浓度可降低 至,0.lmg/L,。,2,）卤化物沉淀法,:,氟化物沉淀法,氟的危害：,饮水中氟的含量对人体健康影响很大。,长期摄入过量的氟，也会产生各种氟中毒症状，常见的有流涎、恶心呕吐、腹泻、瘙痒及其他消化道症状，故饮用水中过量的氟去除。,石灰除氟法,钙盐能够将氟化物沉淀，以达到除氟目的，其中常用药剂是石灰。,当废水中含有比较单纯的,F,-,时，投加石灰调,pH,值至,1012,，生成的,CaF,2,沉淀可使水中,F,-,的浓度降低至,1020mg/L,。,若水中还含有其他金属离子，由于吸附共沉淀作用，可使氟离子浓度降低至,8mg/L,以下。,Ca(OH),2,+HFCaF,2,+2H,2,O,去除氟的方法,（,1,）混凝沉淀法,（,2,）吸附与离子交换法,（,3,）电凝聚法,（,4,）电渗析法,（,5,）反渗透法,石,灰除氟法,铝盐混凝法,活性氧化铝法,骨炭法,沸石法,（四）其它沉淀法,磷酸盐沉淀法,向可溶性磷酸盐的废水中加入铁盐或铝盐可以生成不溶性的磷酸盐沉淀，这种方法称为磷酸盐沉淀法。,Ca,2+,+OH,-,+HPO,4,2-,Ca,5,OH(PO,4,),3,+H,2,O,第二节 氧化还原法,氧化还原是转化废水中的污染物的有效方法。废水中的呈溶解状态的无机物和有机物通过化学反应被氧化或还原为微毒、无毒的物质，或者转化成为容易与水分离的形态，从而达到分离的目的。,一、概述,按照污染物的净化原理，氧化还原处理方法包括,药剂法、电化学法（电解）和光化学法,3,大类,。,在选择处理药剂和方法时，应当遵循下面一些原则：,（,1,）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理。,（,2,）处理费用合理，反应药剂与材料易得。,（,3,）操作特性好，在常温与较宽的,pH,范围内具有较快的反应,速度。,（,4,）与前后处理工序目标一致，搭配方便。,不足之处：,与生物氧化法相比，氧化还原法需较高的运行费用。,因此，目前氧化还原法仅用于饮用水处理、特种工业用水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理等有限场合。,简单无机物的化学氧化还原过程,实质是电子转移。失去电子的元素被氧化，是还原剂；得到电子的元素被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的，某一元素失去电子，必定有另一元素得到电子。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。,有机物的氧化还原过程,由于涉及共价键，许多反应并不发生电子的直接转移。只是原子周围的电子云密度发生变化。目前尚未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,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：,化学反应过程中，,凡是加入氧或脱氢的反应称为,氧化反应,而加入了氢或脱氧的反应称为,还原反应,。,碳氢化合物,氧化最终产物一般为,CO,2,和,H,2,O,含氮有机物,还产生,NH,3,、,NO,2,、,N,2,等,含硫有机物,还产生,SO,4,2-,含磷有机物,还产生,PO,4,3-,各类有机物的可氧化性,酚类、醛类、芳胺类和某些有机硫化物,(,如硫醇、硫醚,),等易于氧化；,醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物,(,如“三苯”,),、硝基取代的芳烃化合物,(,如硝基苯,),、不饱和烃类、碳水化合物等在一定条件,(,强酸、强碱或催化剂,),下可以氧化；,饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等难以氧化。,二、药剂氧化还原法,处理对象：废水中的,CN,-,，,S,2-,，,Fe,2+,，,Mn,2+,等离子。,采用氧化还原剂一般包括下列几类：,中性分子：在接受电子后还原成负离子，如,Cl,2,、,O,2,、,O,3,、,ClO,2,等。,带正电荷的离子：,1,）接受电子后还原成负离子，如漂白粉的次氯酸根中,的,Cl,+,变为,Cl,-,。,2,）接受电子后还原成带较低正电荷的离子，如,MnO,4-,中的,Mn,7+,边为,Mn,2+,，,Fe,3+,为变,Fe,2+,等。,常用氧化剂,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,F,2,、,O,2,、,Cl,2,、,Br,2,、,I,2,、,N,2,、,S,等；,金属的阳离子氧化剂,:,如,Fe,3+,、,Ag,+,、,Cu,2+,等；,弱氧化性酸,:,如盐酸、稀硫酸等；,强氧化性酸,:,如浓,H,2,SO,4,、浓,HNO,3,、稀,HNO,3,、,HClO,、,KMnO,4,、,K,2,Cr,2,O,7,、,KNO,3,、,Na,2,O,2,、,MnO,2,等。,既可做氧化剂又可做还原剂：例如，,Na,2,O,2,、,H,2,O,2,、,S,、,SO,2,等，但它们以一种性质为主，,Na,2,O,2,、,H,2,O,2,、,S,主要做氧化剂；,Fe,2+,、,SO,2,主要做还原剂。,1,、氯氧化法,氯是水处理中的常用的消毒剂和氧化剂。,（,1,）,含氰废水处理,Cl,2,+H,2,O HOCl+HCl (,第一阶段氧化）,CN,+HOCl,CNCl,+OH,-,CNCl+2OH,CNO,+Cl,+H,2,O,反应中，,CNCl,是与,HCN,毒性相等的挥发性物质，在酸性介质中,CNCl,稳定，因而在,pH8.5,，,CO,2,将形成半化合状或化合状,CO,2,，不利于反应向右移动。,（,2,）含酚废水处理,采用氯氧化处理含酚废水时，理论投氯量与酚量之比为,6,：,1,时即可将酚完全破坏。,但由于废水中存在其他化合物也与氯作用，实际投氯量必须过量数倍。一般超出,10,倍左右。,如果投氯量不够，酚氧化不充分，而且生成具有强烈臭味的氯酚。,2,、高锰酸盐氧化法,高锰酸盐也是一种强氧化剂，能与废水中的,CN,-,，,S,2-,，,Fe,2+,，,Mn,2+,等离子及其他致臭致味有机物很好的反应，选择适投量能杀死很多藻类和微生物。其出水无异味，投加与监测均很方便。,三、高级氧化,高级氧化技术（,Advanced Oxidation Technology,，简称,AOT),是指在水处理过程中可产生羟基自由基，,使水体中的大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为,CO,2,和,H,2,0,，接近完全矿化,。,1,、过氧化氢氧化法,（,1,）,Fe,2+,/H,2,O,2,构成氧化体系通常称为,Fenton,试剂。,（,2,）,Fenton,试剂之所以具有非常强的氧化能力，是因为,H,2,O,2,在催化剂,Fe,2+,存在下能生成氧化能力很强的氢氧自由基,(,其氧化电位高达,+2.8V),，因而氧化速率也较高。,过氧化氢在水处理中的应用原理,淀粉厂废水处理,2,、臭氧类氧化法,臭氧的氧化能力在天然元素中仅次于氟，采用臭氧处理有机废水，反应速度快，无二次污染，在废水处理中很广泛。,单纯臭氧氧化方式处理废水的,主要问题,是臭氧浓度低、氧化能力不足等缺陷。,臭氧在水处理中的应用,水经臭氧处理，可达到降低,COD,、杀菌、增加溶解氧、脱色、除臭、降低浊度几个目的。,臭氧的消毒能力比氯更强。,对脊髓灰质炎病毒，用氯消毒，保持,O.5,1mg/L,余氯量，需,1.5,2h,，而达到同样效果，用臭氧消毒，保持,O.045,O.45mgO,3,，只需,2min,。,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,O,3,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。,废水中的某些金属离子在高价态时毒性很大，可用化学还原法将其还原为低价态后分离除去。,常用的还原剂有下列几类。,某些电极电位较低的金属，如铁屑、锌粉等。,反应后：,某些带负电的离子，如,NaBH,4,中的,B,5+,，反应后,某些带正电的离子，如,FeSO,4,或,FeCl,2,中的,Fe,2+,，反应后,第三节 化学还原法,一、含铬废水处理,还原除铬通常包括二步。,首先，废水中的,Cr,2,O,7,2-,在酸性条件下,(pH,4,为宜，与还原剂反应生成,Cr,2,(SO,4,),3,，再加碱,(,石灰,),生成,Cr(OH),3,沉淀，在,pH,89,时，,Cr(OH),3,的溶解度最小。亚硫酸,石灰法的反应式如下：,1,、,还原除铬法,、铁屑过滤除铬,工业上也采用铁屑,(,或锌屑,),过滤除铬。,含铬的酸性废水,(,控制进水,pH4,5),进入充填铁屑的滤柱，铁放出电子，产生,Fe,2+,，将,Cr,6+,还原为,Cr,3+,；,随着反应的不断进行，水中消耗了大量的,H,+,，使,OH,-,离子浓度增高；,当其达到一定浓度时，与,Cr,3+,反应生成,Cr(OH),3,，少量,Fe,3+,生成,Fe(OH),3,，后者具有凝聚作用。将,Cr(OH),3,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,1.5m,，采用滤速,3m/h,。,二、还原法除汞,处理方法是将,Hg,2+,还原为,Hg,，加以分离和回收。,采用的还原剂为比汞活泼的金属,(,铁屑、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汞，再行还原。,采用金属还原除汞，通常在滤柱内进行。,通常将金属破碎成,2,4mm,的碎屑，并去掉表面污物。控制反应温度,20,80,。温度太高，虽反应速度快，但会有汞蒸气逸出。,三、电解法,直流电流通过电解质溶液时，在两个电极上引起的化学变化称,电解,。,目前对对电解还没有统一的分类方法。一般根据污染物的净化机理不同分为,电解氧化法，电解还原法，电解凝聚法和电解浮上法,。,利用电解可以处理：,（,1,）各种离子状态的污染物。,（,2,）各种无机和有机的耗氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等。,（,3,）致病微生物。,优点：,一次可以去除多种污染物；,电解装置紧凑，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；,通过调节槽电压和电流可以适应较大幅度抵御水量与水质变化冲击。,缺点：电耗和可溶性阳极材料消耗较大，,副反应多，电极易钝化。,1,、电解絮凝法,采用可溶性阳极如,Fe,、,Al,等金属板，在外加直流电压的作用下，金属氧化溶解，生成金属离子,Fe,2+,、,Fe,3+,、,Al,3+,，这些离子与水中,OH,-,作用生成,Fe(OH),2,、,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,沉淀物，最后这些沉淀物吸附、絮凝废水中的污染物。,阳极：,Fe Fe,2+,+2e,，,Fe Fe,3+,+3e,副反应：,H,2,O 1/2O,2,+2H,+,+2e,阴极：,2H,+,+2e H,2,溶液中反应,溶液中反应：,Fe,2+,+2OH,Fe(OH),2,Fe,3+,+3OH,Fe(OH),3,Fe(OH),2,+H,+,+1/2O,2,Fe(OH),3,阳极产生原子氧，阴极产生,H,，还能起氧化还原作用，气体能起到气浮作用。,2,、电解氧化法,电解氧化法可分为,直接氧化法,和,间接氧化法,。,直接氧化法,是利用阳极的,高电势,氧化降解废水中的无机或有机物质。,间接氧化法则,是利用阳极,氧化产物的氧化性,，氧化降解废水中无机或有机物。,1,）直接电解氧化法,电解槽中阳极可以是不溶性的，也可以是可溶性的。,新电极材料具有高电催化活性，包括,Sn-SnO,2,、,Ti-SnO,2,、,Ti-RuO,2,、,Ti-Pt,等，还有活性炭纤维,(ACF)-,铁复合电极。,废水中污染物可以在电解槽的不溶性阳极上发生,氧化分解,或者发生,二次反应,，,转变成无害成分。,CN,+2OH,CNO,+H,2,O+2e,2CNO,+4OH,2CO,2,+N,2,+2H,2,O,同时发生水解反应：,CNO,+2H,2,O NH,4,+,+CO,3,2-,废水中含氯时，在阳极产生,Cl,2,或游离,Cl,，可促进,CN,的氧化分解。,2Cl,2Cl+2e,CN,+2Cl+2OH,CNO,+2Cl,+H,2,O,2CNO,+6Cl+4OH,2CO,2,+N,2,+6Cl,+2H,2,O,电解处理含,CN,废水是典型的直接电化学氧化过程，废水中的,CN,在阳极被氧化成氰酸盐、,CO,2,、,N,2,等物质，消除危害。其反应为：,阳极反应,废水中污染物也可在阴极上直接还原，由高价有毒金属还原为低价有毒金属。如：,Cr,2,O,7,2-,+14H,+,+6e 2Cr,3+,+7H,2,O,CrO,4,2-,+8H,+,+3e Cr,3+,+4H,2,O,或在阴极直接还原析出金属，如：,Cu,2+,+2e Cu,，,Ag,+,+e Ag,2,）间接氧化法,在阳极反应过程中，先生成具有较强氧化性的化学活性物质，再利用这些物质对难降解物质进行氧化分解，羟基自由基,(OH),、,O,、,Cl,2,、,ClO,、,Ag,+,、,Co,3+,、,Fe,3+,等均可作为有机物的氧化中介，其还原电势越负，氧化效果越好。,间接氧化已在苯、苯酚、油和硫化物的氧化过程中得到验证。,有时也利用电解产生,HClO,，利用其氧化作用，氧化降解废水中污染物。,在,NaCl,溶液中用不溶性阳极,Pt,、,Ru,、,PbO,2,、石墨等，中间不加隔膜直接电解。,阳极：,2Cl,Cl,2,+2e,阴极：,2H,+,+2e H,2,由于,H,+,消耗使,OH,-,积累：,Cl,2,+2OH,Cl,+ClO,+H,2,O,这种装置称为,NaClO,发生器。,3,、电解气浮法,是一种运用电化学方法去除固态微粒、油污的废水处理单元操作方法。,其上浮原理是通过电解水产生,H,2,、,O,2,和,Cl,2,（有,Cl,时），携带废水中的胶体微粒、油污共同上浮，达到分离净化的目的。,阳极是镍、不锈钢、镀镍钢板、,PbO,2,、石墨、,Pt,等电极。,4,、电还原法,电还原方法主要用于,重金属的回收,和,氯代烃脱氯,。电解槽阴极起还原作用，可使重金属离子还原而被去除。如：,Cu,2+,+2e Cu,废水中污染物也可在阴极上直接还原，由高价有毒金属还原为低价有毒金属。如：,Cr,2,O,7,2-,+14H,+,+6e 2Cr,3+,+7H,2,O,CrO,4,2-,+8H,+,+3e Cr,3+,+4H,2,O,或在阴极直接还原析出金属，如：,Cu,2+,+2e Cu,，,Ag,+,+e Ag,第四节 其它氧化技术,利用光和氧化剂产生很强的氧化作用来氧化分解废水中的有机物或无机物的方法。,（,1,）氧化剂有臭氧、氯、次氯酸盐、过氧化氢及,空气加催化剂等，其中常用的为氯气。,（,2,）在一般情况下，光源多为紫外线，有时某些,特定波长的光对某些物质比较有效。,、光氧化,（,3,）光对污染物的氧化分解其催化剂的作用。,（,4,）光氧化能力比只用氯氧化高,10,倍以上，处理,过程一般不产生沉淀物，不仅可处理有机物，也可处理能被氧化的无机物。,、,湿式氧化,湿式氧化,（也称热氧化）,是指在高温高压下利用空气氧化废水中有机物和还原性无机物。高温指温度,180,，高压指压力,512Mpa,。,超临界湿式氧化：,水的温度在其临界点以上，其操作压力已达到,43.8Mpa,。将催化剂引入该氧化系统，可使反应在比较温和的条件下进行，在更短的时间内完成反应。,使用的催化剂,有贵重金属如,Pt,、,Pd,、,Ru,，也可用过渡金属和稀土元素，如,Cu,、,Mn,、,Co,、,Ce,等的盐或其氧化物。,（四）,湿式氧化,湿式氧化处理效果与水温、氧分压、时间和催化剂有关。,其中温度是主要影响因素：,150,时,COD,去除率仅为,20%,左右，,200,时,COD,的去除率可达,60%,，,250,时,COD,去除率可达,80%,，,300,时,COD,去除率可接近,100%,。,处理时间仅为,30min,。,湿式氧化效果与化合物组成有关，有机物中氧元素含量越少，碳元素含量越高越易氧化。,、催化氧化,催化氧化过程,主要有常温常压下的催化氧化和高温高压下的湿式催化氧化、光催化氧化等。通过催化途径产生氧化能力极强的,OH,羟基自由基。,OH,氧化电位为,2.80V,，仅次于氟的,2.87V,，故它在降解废水时具有以下特点：,特点,OH,是高级氧化过程的中间产物，作为引发剂诱发后面的链反应发生，对难降解的物质的开环、断键，将难降解的污染物变成低分子或易生物降解的物质特别适用；,OH,几乎无选择地与废水中的任何污染物反应，直接将其氧化为,CO,2,、水或盐，不会产生二次污染；,它是一种物理,-,化学处理过程，很容易控制，以满足各种处理要求；,反应条件温和，是一种高效节能型的废水处理技术。,催化氧化水处理工艺有,：,1,）催化湿式氧化（,Catalytic Wet Air Oxidation,，,CWAO,）,2,）助加催化湿式氧化（,Promoted Catalytic Wet Air,Oxidation,，,PCWAO,）,3,）催化湿式双氧水氧化（,Catalytic Wet Proxide,Oxidation,，,CWPO,）,4,）催化超临界水氧化技术,（,Supercritic Catalytic Wet Air,Oxidation,，,SCWAO,）,、高铁酸盐类氧化法,高铁酸钾作为一种非氯新型高效多功能水处理剂，不仅用于饮用水的处理，而且广泛应用于污染的治理。,K,2,FeO,4,高铁酸钾是将低价态的铁通过一定方式氧化成高价态,Fe(VI),制备而成，其标准氧化还原电位在酸性条件下高达,2.2V,，远高于其它无机氧化剂如,KMnO,4,、,O,3,、,C1,2,等。,高铁酸钾的特性：,（,1,）稳定性。一般为暗红色略有金属光泽的粉末状结晶体，极易溶于水形成棕红色溶液；热稳定性稍差，超过,600C,时开始分解，含少量水的产品或在中性水溶液中产品不稳定，能缓慢分解，酸性条件下很快放出氧气。但随着碱性的增强，产品分解变低，在,pH,为,11-13,范围内几乎不分解。,（,2,）氧化性。一般铁离子表现为,+2,+3,价态，但在此种物质中表现为,+6,价态，其氧化能力强，可以氧化,NH,2,+,、,S,2,O,6,2-,SCN,-,等无机物，及醇、酸、胺、氢酮、氢醌、苯胺等有机化合物，可以起到很好的脱色、除臭的作用。,（,3,）杀菌性。在水溶液中较低浓度时能快速杀灭大肠杆菌及一般细菌，但对人体皮肤及其他生物环境无腐蚀、无破坏性。据报道，当水源中细菌总数在,10,万,30,万个,/ml,时，杀灭率高达,99.5%,以上，可以达到饮用水的标准。,（,4,）絮凝性。高铁酸盐分解产生的氢氧化铁作为一种高效吸附絮凝剂，可以在很宽的,pH,范围内吸附絮凝大部分阴阳离子、有机物和悬浮物，起到很好的净水作用。,（,5,）,环保性,与目前环保方面通用的氧化剂二氧化锰、高锰酸钾、三氧化铬、重铬酸钾相比，高铁酸盐无重金属污染；,与氯源消毒剂相比，它不会产生致癌致畸的二氯甲烷、三氯甲烷化合物，也不会产生有异味的氯酚化合物，无游离氯对水生物呼吸作用的不良影响。,、二氧化氯,二氧化氯在室温下是黄红色或黄绿色的液体，熔点在,214K,，沸点,283K,，极易爆炸,）氧化性很强，能氧化很多无机物和有机物。,氧化能力是,Cl,2,的,2.6,倍；,）杀菌性极高，是环氧乙烷的,1075,倍，杀菌时,受,pH,值影响小，持续时间长；,）具有与,Cl,2,与,O,3,相类似的刺激性气味，易溶于水，溶解能力为,Cl,2,的,5,倍，在水中以溶解气体形式存在。这与氯气不同，仅起氧化作用，无氯化作用，因此,使用安全,，是,氯气的替代产品,，已大量用做纸浆漂白剂，,）用于饮用水、工业废水、医院污水和循环冷却水的处理和蔬菜、水果保鲜剂等。,）二氧化氯已被列为,1A,级高效安全消毒剂。,、漂白粉,漂白粉是在石灰水中通,Cl,2,气的反应产物，主要成分是次氯酸钙、氯化钙和氢氧化钙的复盐。次氯酸钙可分解出,OCl-,，因而同样具有杀菌、氧化作用：,CaCl(OCl)OCl,-,+Ca,2+,+Cl,-,Ca(OCl),2,2OCl,-,+Ca,2+,在碱性条件下，,Ca,2+,与,OH,-,生成,Ca(OH),2,，也具有混凝作用，因此常用于废水处理中。,