一、氧化還原的原理

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

氧化還原法的實質是無機物在化學反應中,元素(原子或離子)失去電子,引起化合價升高或降低。

在水處理中常用的氧化劑有:氣態的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

氧的化學氧化性是很強的,且PH值降低,氧化性增強,有利于空氣氧化法的進行。但是,用氧氣進行氧化反應的活化能很高,因而反應速度很慢。這就使得在常溫、常壓、無催化劑時,空氣氧化法(曝氣法)所需反應時間很長,使其應用受到限制。如果設法斷開氧分子中的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,應用受限制。只有在廉價純氧可供利用時,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,在理想的反應條件下,臭氧可把水溶液中大多數單質和化合物氧化到它們的高氧化態,對水中有機物有強烈的氧化降解作用,還有強烈的消毒殺菌作用。因此,臭氧法處理廢水具有反應完全,速度快,出水無臭無味,不產生污泥等優點。

由于臭氧是不穩定的,因此通常多在現場制備臭氧。制備臭氧的方法很多,有電解法、化學法、高能射線輻射法和無聲放電法等,目前工業上幾乎都采用干燥空氣或氧氣經無聲放電來制取臭氧。

水的臭氧處理在混合反應器(接觸反應器)內進行。反應器應促使臭氧和水分充分接觸,擴散混合,使與水中的雜質充分反應。

微孔擴散板式的反應器中,廢水從上而下流動,臭氧從池底的擴散板噴出,以微小氣泡上升,與廢水逆流接觸,接觸時間越長,反應進行越充分。

臭氧具有強腐蝕性,因此設備及管路應采用耐腐蝕的材料或進行防腐處理。

(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。氯的氧化作用還可因光輻射(如紫外光)或放射性輻射而強化。

氣態的二氧化氯不穩定,容易爆炸,但它的水溶液卻相當穩定。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),因此常在現場制備,并溶于水備用。

用二氧化氯除臭和味后,沒有殘余臭和味;當水中含酚時,不產生氯酚,因此對除酚特別有用。但ClO2的還原(及歧化)產物ClO2ˉ對人體有毒,ClO2處理有機廢水時所產生的氯代有機物對人體也有長期的生理效應。因此,用ClO2處理水后,再經活性炭吸附處理。

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