環(huán)境化學(xué)_污染控制與修復(fù)化學(xué)

1、第八章第八章 污染控制與修復(fù)化學(xué)污染控制與修復(fù)化學(xué)污染控制與修復(fù)化學(xué)研究內(nèi)容 污染控制與修復(fù)過程的化學(xué)機(jī)理研究污染控制與修復(fù)過程的化學(xué)機(jī)理研究 污染控制與修復(fù)的材料與技術(shù)污染控制與修復(fù)的材料與技術(shù) 污染控制與預(yù)防的新思想、新技術(shù)、新方法污染控制與預(yù)防的新思想、新技術(shù)、新方法 內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 物理化學(xué)技術(shù)物理化學(xué)技術(shù)第二節(jié)第二節(jié) 高級(jí)氧化技術(shù)高級(jí)氧化技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)環(huán)境污染修復(fù)技術(shù) 內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 物理化學(xué)技術(shù)物理化學(xué)技術(shù)一、吸附法一、吸附法二、離子交換法二、離子交換法三、混凝法三、混凝法四、膜分離法四、膜分離法五、溶劑萃取法五、溶劑萃取法一、吸附法一、吸附法吸附吸

2、附 (adsorption), 吸附劑吸附劑(adsorbent)，吸附質(zhì)（，吸附質(zhì)（adsorbate）利用物質(zhì)表面存在的未平衡的分子引力或化學(xué)鍵力，把利用物質(zhì)表面存在的未平衡的分子引力或化學(xué)鍵力，把混合物中的某一組分或某些組分吸留在其表面上，這種分離混合物中的某一組分或某些組分吸留在其表面上，這種分離化合物的過程稱為化合物的過程稱為吸附吸附。 吸附劑吸附劑：具有吸附作用的物質(zhì)。：具有吸附作用的物質(zhì)。吸附質(zhì)吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。：被吸附的物質(zhì)。1、吸附原理、吸附原理（1）吸附的本質(zhì)）吸附的本質(zhì)吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用，包括吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用，包括范德華力、化學(xué)鍵力、范德華力、化

3、學(xué)鍵力、靜電引力靜電引力。物理吸附物理吸附與與化學(xué)吸附化學(xué)吸附的區(qū)別。的區(qū)別。一、吸附法一、吸附法（2）吸附過程）吸附過程四個(gè)連續(xù)階段：主體相擴(kuò)散、四個(gè)連續(xù)階段：主體相擴(kuò)散、膜擴(kuò)散、孔隙擴(kuò)散膜擴(kuò)散、孔隙擴(kuò)散、吸附反應(yīng)、吸附反應(yīng)（3）吸附作用的影響因素）吸附作用的影響因素 吸附劑的性質(zhì)吸附劑的性質(zhì) 吸附質(zhì)的性質(zhì)吸附質(zhì)的性質(zhì) 溶液的溶液的pH值值 共存物的影響共存物的影響 操作條件操作條件一、吸附法一、吸附法一、吸附法一、吸附法2、活性炭吸附、活性炭吸附（1）活性炭的性能）活性炭的性能非極性吸附劑、良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，具有巨大的非極性吸附劑、良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，具有巨大的比

4、表面積和特別發(fā)達(dá)的微孔。比表面積和特別發(fā)達(dá)的微孔。活性炭的吸附位點(diǎn)：活性炭的吸附位點(diǎn)：物理吸附活性點(diǎn)物理吸附活性點(diǎn)與與化學(xué)吸附活性點(diǎn)化學(xué)吸附活性點(diǎn)活性炭的種類：活性炭的種類：粒狀（粒狀（GAC）、粉狀（）、粉狀（PAC）、纖維狀（）、纖維狀（ACF）一、吸附法一、吸附法（2）活性炭的制備與再生）活性炭的制備與再生制備：碳化、活化制備：碳化、活化再生：加熱、微波輻射、化學(xué)法、電化學(xué)法、光催化、超臨再生：加熱、微波輻射、化學(xué)法、電化學(xué)法、光催化、超臨界萃取、濕式氧化、超聲波、生物法。界萃取、濕式氧化、超聲波、生物法。二、離子交換法二、離子交換法離子交換法：通過離子交換劑的離子與接觸交換劑的溶離子交

5、換法：通過離子交換劑的離子與接觸交換劑的溶液中相同電荷的離子進(jìn)行交換，以達(dá)到離子的置換、分離、液中相同電荷的離子進(jìn)行交換，以達(dá)到離子的置換、分離、濃縮、去除等目的的一種方法。濃縮、去除等目的的一種方法。 1、離子交換的基本理論、離子交換的基本理論（1）離子交換反應(yīng)機(jī)理）離子交換反應(yīng)機(jī)理（2）離子交換平衡）離子交換平衡2、離子交換樹脂、離子交換樹脂（1）分類：陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂）分類：陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂（2）基本特性：選擇性、溶脹性、穩(wěn)定性）基本特性：選擇性、溶脹性、穩(wěn)定性三、混凝法三、混凝法混凝法：在混凝劑的作用下，水中的膠體和細(xì)微懸浮物混凝法：在混凝劑的作用下，水中的

6、膠體和細(xì)微懸浮物凝聚為絮凝體，然后予以除去的水處理方法。凝聚為絮凝體，然后予以除去的水處理方法。 1、膠體的穩(wěn)定性理論、膠體的穩(wěn)定性理論（1）膠體離子的雙電層模型）膠體離子的雙電層模型（2）膠體穩(wěn)定的原因）膠體穩(wěn)定的原因膠粒表面帶有電荷膠粒表面帶有電荷布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)水化膜水化膜（3）DLVO理論理論2、混凝的原理、混凝的原理（1）壓縮雙電層作用）壓縮雙電層作用（2）電性中和作用）電性中和作用（3）吸附架橋作用）吸附架橋作用（4）網(wǎng)捕作用）網(wǎng)捕作用3、混凝劑及其作用機(jī)理、混凝劑及其作用機(jī)理（1）無機(jī)鹽類混凝劑）無機(jī)鹽類混凝劑（2）有機(jī)高分子類混凝劑）有機(jī)高分子類混凝劑三、混凝法三、混凝法四、膜

7、分離法四、膜分離法膜分離法：以選擇性通透膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)施加某膜分離法：以選擇性通透膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)施加某種推動(dòng)力，使待分離物質(zhì)選擇性地透過膜，從而達(dá)到分離或種推動(dòng)力，使待分離物質(zhì)選擇性地透過膜，從而達(dá)到分離或提純的目的。提純的目的。 1、膜分離技術(shù)的類型、膜分離技術(shù)的類型2、膜分離技術(shù)的基本原理、膜分離技術(shù)的基本原理（1）電滲析：）電滲析：在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來。膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來。四、膜分離法四、膜分離法（2）擴(kuò)散滲析：）擴(kuò)散滲析：高濃度溶液中的溶

8、質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移。高濃度溶液中的溶質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移。（3）反滲透：）反滲透：施加壓力于與半透膜相接觸的濃溶液，所產(chǎn)生的與自然施加壓力于與半透膜相接觸的濃溶液，所產(chǎn)生的與自然滲透相反的的過程。滲透相反的的過程。（4）超濾：）超濾：（5）液膜分離：）液膜分離：五、溶劑萃取法五、溶劑萃取法溶劑萃取法：通過物質(zhì)由一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基本不溶劑萃取法：通過物質(zhì)由一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基本不互溶的液相這一傳質(zhì)過程來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的提取、分離的方法?；ト艿囊合噙@一傳質(zhì)過程來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的提取、分離的方法。1、基本原理、基本原理分配定律：分配定律：2、萃取體系的組成、萃取體系的組成3、萃取劑、萃取

9、劑4、污染控制中常用的萃取體系、污染控制中常用的萃取體系第二節(jié)第二節(jié) 高級(jí)氧化技術(shù)高級(jí)氧化技術(shù)一、臭氧氧化技術(shù)一、臭氧氧化技術(shù)二、過氧化氫及二、過氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)三、二氧化鈦光催化氧化技術(shù)三、二氧化鈦光催化氧化技術(shù)四、電化學(xué)技術(shù)四、電化學(xué)技術(shù)五、濕式空氣氧化技術(shù)五、濕式空氣氧化技術(shù)一、臭氧氧化技術(shù)一、臭氧氧化技術(shù)1、臭氧氧化技術(shù)的機(jī)理、臭氧氧化技術(shù)的機(jī)理（1）直接氧化）直接氧化臭氧與有機(jī)物直接反應(yīng)臭氧與有機(jī)物直接反應(yīng)（2）間接氧化）間接氧化臭氧在堿性條件或紫外線照射和過氧化氫協(xié)同作用產(chǎn)生臭氧在堿性條件或紫外線照射和過氧化氫協(xié)同作用產(chǎn)生OH。2、臭氧氧化技術(shù)的應(yīng)用、臭氧氧化技

10、術(shù)的應(yīng)用（1）氧化無機(jī)物）氧化無機(jī)物（2）氧化有機(jī)物）氧化有機(jī)物（3）消毒）消毒1、過氧化氫氧化技術(shù)、過氧化氫氧化技術(shù)（1）過氧化氫的氧化性）過氧化氫的氧化性強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑（2）過氧化氫的不穩(wěn)定性）過氧化氫的不穩(wěn)定性受熱易分解，微量雜質(zhì)能催化其分解受熱易分解，微量雜質(zhì)能催化其分解（3）過氧化氫的應(yīng)用）過氧化氫的應(yīng)用（4）UV/H2O2技術(shù)技術(shù)二、過氧化氫及二、過氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)2、Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)Fenton試劑由亞鐵離子（試劑由亞鐵離子（Fe2+）與過氧化氫組成）與過氧化氫組成（1） Fenton氧化技術(shù)的基本原理氧化技術(shù)的基本原理亞鐵離子催化雙氧水生成大量

11、的亞鐵離子催化雙氧水生成大量的OH（2） Fenton氧化技術(shù)的影響因素氧化技術(shù)的影響因素pHH2O2濃度濃度催化劑濃度催化劑濃度反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度其他陰離子其他陰離子中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物二、過氧化氫及二、過氧化氫及Fenton氧化技術(shù)氧化技術(shù)1、TiO2光催化技術(shù)原理光催化技術(shù)原理TiO2 + hv(Eg) e- + h+2、 TiO2光催化活性的影響因素光催化活性的影響因素（1）晶型的影響）晶型的影響（2）粒徑的影響）粒徑的影響（3）表面性質(zhì)的影響）表面性質(zhì)的影響（4）反應(yīng)液）反應(yīng)液pH值的影響值的影響（5）光源的影響）光源的影響（6）水中溶解性鹽類的影響）水中溶解性鹽類的影響3、提高、提高Ti

12、O2光催化反應(yīng)效率的途徑光催化反應(yīng)效率的途徑納米納米TiO2材料的研制、材料的研制、 TiO2的改性、外加氧化劑的改性、外加氧化劑三、二氧化鈦光催化氧化技術(shù)三、二氧化鈦光催化氧化技術(shù)1、基本原理、基本原理（1）氧化過程與機(jī)理）氧化過程與機(jī)理直接氧化直接氧化間接氧化間接氧化（2）還原過程與機(jī)理）還原過程與機(jī)理2、重要的電化學(xué)技術(shù)、重要的電化學(xué)技術(shù)（1）電）電Fenton技術(shù)技術(shù)（2）電化學(xué)絮凝）電化學(xué)絮凝（3）光電組合催化技術(shù)）光電組合催化技術(shù)四、電化學(xué)技術(shù)四、電化學(xué)技術(shù)濕式空氣氧化（濕式空氣氧化（WAO）：在高溫高壓下以空氣中的氧氣為）：在高溫高壓下以空氣中的氧氣為氧化劑，在液相中將有機(jī)污染物

13、氧化為無機(jī)物或小分子有氧化劑，在液相中將有機(jī)污染物氧化為無機(jī)物或小分子有機(jī)物的化學(xué)過程。機(jī)物的化學(xué)過程。1、基本原理、基本原理（1）傳質(zhì)過程）傳質(zhì)過程在高溫高壓下，氧的溶解度增大，在水中的傳質(zhì)系數(shù)也增大在高溫高壓下，氧的溶解度增大，在水中的傳質(zhì)系數(shù)也增大（2）化學(xué)反應(yīng)過程）化學(xué)反應(yīng)過程自由基反應(yīng)：鏈引發(fā)、鏈增長與傳遞、鏈中止。自由基反應(yīng)：鏈引發(fā)、鏈增長與傳遞、鏈中止。2、主要影響因素、主要影響因素（1）污染物的結(jié)構(gòu)）污染物的結(jié)構(gòu)（2）溫度）溫度（3）壓力）壓力（4）其他）其他五、濕式空氣氧化技術(shù)五、濕式空氣氧化技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)節(jié)污染修復(fù)技術(shù)環(huán)節(jié)污染修復(fù)技術(shù)一、概述一、概述二、化學(xué)修復(fù)技術(shù)二

14、、化學(xué)修復(fù)技術(shù)環(huán)境污染修復(fù)：環(huán)境污染修復(fù)：對(duì)被污染的環(huán)境采取物理、化學(xué)與生物的技術(shù)對(duì)被污染的環(huán)境采取物理、化學(xué)與生物的技術(shù)措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少、毒性降低或完全措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少、毒性降低或完全無害化，使得環(huán)境能夠部分或全部恢復(fù)到未污染狀態(tài)的過程。無害化，使得環(huán)境能夠部分或全部恢復(fù)到未污染狀態(tài)的過程。1 1、物理修復(fù)技術(shù)、物理修復(fù)技術(shù)利用污染物與環(huán)境之間各種物理特性的差異，達(dá)到將污染物從利用污染物與環(huán)境之間各種物理特性的差異，達(dá)到將污染物從環(huán)境中去除、分離的目的。包括：分離修復(fù)、蒸汽浸提修復(fù)、環(huán)境中去除、分離的目的。包括：分離修復(fù)、蒸汽浸提修復(fù)、固定固定/

15、/穩(wěn)定化修復(fù)等技術(shù)。穩(wěn)定化修復(fù)等技術(shù)。一、概述一、概述2 2、生物修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)在人為強(qiáng)化條件下，利用細(xì)菌、真菌、水生藻類、陸生植物等在人為強(qiáng)化條件下，利用細(xì)菌、真菌、水生藻類、陸生植物等的代謝活性降解有機(jī)污染物，改變重金屬的活性或存在形態(tài)，的代謝活性降解有機(jī)污染物，改變重金屬的活性或存在形態(tài)，進(jìn)而影響它們?cè)诃h(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，減輕其毒性。進(jìn)而影響它們?cè)诃h(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，減輕其毒性。（1 1）微生物修復(fù)）微生物修復(fù)（2 2）植物修復(fù)）植物修復(fù)（3 3）動(dòng)物修復(fù)）動(dòng)物修復(fù)（4 4）生態(tài)修復(fù)）生態(tài)修復(fù)一、概述一、概述化學(xué)修復(fù)技術(shù)：通過加入到被污染環(huán)境中的化學(xué)修復(fù)劑與污染化學(xué)修復(fù)技術(shù)：通過加入到被污染環(huán)境中的化學(xué)修復(fù)劑與污染物發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，清除污染物或降低其毒性。物發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，清除污染物或降低其毒性。1、可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)、可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)可滲透反應(yīng)格柵是一個(gè)反應(yīng)材料的原位處理區(qū)，這些反應(yīng)材料可滲透反應(yīng)格柵是一個(gè)反應(yīng)材料的原位處理區(qū)，這些反應(yīng)材料能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體的能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體的地下水地下水的污染組分。的污染組分。2、化學(xué)淋洗技術(shù)、化學(xué)淋洗技術(shù)在重力作用下或通過水力壓頭的推動(dòng)，將能促進(jìn)在重力作用下或通過水力壓頭的推動(dòng)，將能促進(jìn)土壤土壤中污染物中污染物溶解或遷移的化學(xué)溶解或遷移的化學(xué)/生物化學(xué)溶劑