高级氧化技术-臭氧研究名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,*,*,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,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,臭氧氧化污水处理技术,臭氧分子,第1页,当前国内污水影响环境问题严重,内蒙古拉僧庙工业园区天天大量工业污水流向黄河滩,兰州段黄河,第2页,污水处理主要方法分类,物理法,化学法,生物法,离心沉淀,气浮法,重力沉淀,化学沉淀法,还原法,氧化法,活性污泥法,自然生物处理法,生物膜法,臭氧氧化技术,第3页,臭氧高级氧化技术,臭氧高级氧化技术：,是指经过化学和物理化学方法使臭氧分解产生羟基自由基，经过羟基自由基将污水中污染物转化成低毒易生物降解中间产物，或将其直接矿化成无机物。,优点：,该技术含有高效、彻底、使用范围广、无二次污染等特点。,第4页,臭氧氧化机理,臭氧经过两种不一样路径与物质反应分为：,直接氧化,和,间接氧化,不一样反应路径产生不一样氧化产物而且受不一样动力学机理控制：,（1）臭氧分子经过亲电或亲核作用直接参加反应。,（2）水中臭氧与碱等原因作用下分解产生活泼自由基，主要为,OH与污染物质反应。,第5页,直接氧化,臭氧直接氧化有机物,是一个有选择性、低反应速率反应。,反应机理分为：,克里吉（Criegee）机理、亲电反应,亲核反应。,（1）克里吉机理,因为臭氧含有偶极结构，不饱和键与臭氧分子反应造成键断裂。,不饱和键与臭氧水相反应,第6页,（2）亲电反应,臭氧分子中含正电荷氧原子将最先攻击电子云密度高部位。,比如含供电子基团芳环分子，在苯环邻位和对位上碳原子电子云密度相对较高，较易受到攻击。,（3）亲核反应,亲核反应机理与亲电反应相反，臭氧分子中含负电荷氧原子会攻击那些含有吸电子基团碳原子。,第7页,臭氧与不一样物质反应速率分析,物质名称,k/Lmol,-1,s,-1,物质名称,k/Lmol,-1,s,-1,H,2,S,310,9,NH,3,5,富马酸,10,5,硝基苯,0.09,CL,-,10,4,HOCN,10,-2,苯酚,10,3,乙酸,310,-3,伴随人们不停深入研究臭氧氧化机理，初步总结出臭氧对各类有机物臭氧化反应速率氧化次序：链烷基醛醇多环芳香烃酚胺链烯烃。,有机物中存在推电子基团会加紧臭氧化反应速率，若存在吸电子基团就会减弱臭氧对有机物反应活性。,第8页,间接反应,臭氧高活性在水中极不稳定，半衰期从几十秒到几分不等，取决于pH值、水温、水中有机物和无机物浓度。,臭氧在水中分解是模拟一级动力学模型。,-(dO,3,/dt),pH,=kO,3,k是给定pH值得拟一级反应速率常数。,间接氧化反应路径是自由基反应：,第一步,是臭氧分解，形成一系列次生氧化剂（主要为OH）。,第二步,是OH无选择性地同水中溶解物发生快速反应,（k=10,8,10,10,Lmol,-1,s,-1,),。,第9页,间接反应机理分析：,（1）Hoigne,Staeheclin和Bader机理,臭氧在水中分解反应是产生自由基链式反应过程。,链引发反应物主要分为两类：,a,臭氧与水中,OH,-,反应生成 和 ;,b,水中杂质M会引发臭氧分解从而产生另一些自由基,(OH、,、)。,臭氧在水中分解机理,第10页,（2）Gordon,Tomiyasu,Fukutoml机理,链引发是两个电子传递过程或者臭氧一个氧原子传递至氢,氧根离子，臭氧分解机理步骤以下：,O,3,+OH,-,+O,2,+O,3,+,+OH,-,+H,2,O,O,3,+O,2,+,H,2,O +O,2,+OH,-,+HO,2,+O,3,+OH,-,+O,3,+O,2,第11页,臭氧技术在水处理中应用介绍,臭氧技术缺点有：,（1）臭氧技术操作费用比较高。,a 臭氧发生器电耗 b需配置气体净化装置,c 臭氧处理单元材质要求高,（2）臭氧氧化性含有选择性，难彻底去除水,方法,中化学需氧量（COD）和总有机碳量,飞方,（TOC）。,第12页,针对臭氧缺点改进,（1）臭氧与其它常规水处理单元相结合。,O,3,-活性污泥,O,3,-活性炭吸附,O,3,-生物膜,O,3,-絮凝-O,3,O,3,-超声波,O,3,-气浮,O,3,-生物活性炭,O,3,-絮凝-生物膜,O,3,结合工艺,第13页,（2）引发臭氧分解产生比臭氧活性更高，而且基 本无选择性地各类自由基（主要为OH）。,OH三种经典反应机理,第14页,总结,（1）臭氧处理污水非常符合绿色化学要求，在未来实际应用中将会占更大百分比。,（2）臭氧技术上缺点依旧十分显著，在今后工作中要降低臭氧处理成本和提升臭氧处理效率。,（3）臭氧降解有机物上机理体系还没完全形成，我们还有很大空间改进。,第15页,谢谢观看,第16页,