化學(xué)沉淀以及氧化還原法

1、關(guān)于化學(xué)沉淀及氧化還原法第1頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四第一節(jié) 化學(xué)沉淀法向廢水中投加某些化學(xué)藥劑,使之與廢水中的某些溶解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶的沉淀物的方法稱為化學(xué)沉淀法。廢水中有很多種離子都可以采用以上的原理從水中沉淀去除。工業(yè)廢水中常見危害性大重金屬：如 Hg 、 Zn、Cd、Pb 、Cu 等離子和某些非金屬（如 As、F 等）都可以采用化學(xué)沉淀法去除。第2頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四一、基本原理物質(zhì)在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度的大小主要取決于物質(zhì)和溶劑的本性，也與溫度、鹽效應(yīng)、晶體結(jié)構(gòu)和大小等有關(guān)。習(xí)慣上溶解度大

2、于1g/100gH2O物質(zhì)列為可溶物； 0.1g/100gH2O的，列為難溶物； 介于兩者之間的，列于微溶物。利用化學(xué)沉淀法處理水所形成的化合物都是難溶物。第3頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 在一定溫度下，難溶化合物的飽和溶液中，各離子濃度的乘積稱為溶度積，它是一個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)，以Ksp表示。難溶物的溶解平衡可用下列通式表達(dá) 若An+mBm-nKSP，溶液不飽和，難溶物將繼續(xù)溶解； An+mBm-n=Ksp，溶液達(dá)飽和無沉淀產(chǎn)生； An+mBm-n Ksp，將產(chǎn)生沉淀，因此，根據(jù)溶度積，可以初步判斷水中離子是否能用化學(xué)沉淀法來分離以及分離的程度。第4頁，共84頁，2

3、022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四二、 化學(xué)沉淀法工藝及設(shè)備 流程和設(shè)備與化學(xué)混凝法相類似。包括化學(xué)藥劑（沉淀劑）的配制和投加設(shè)備： (1)化學(xué)沉淀劑的配制與投加； (2)沉淀劑與原水混合、反應(yīng)； (3)固液分離，設(shè)備有沉淀池、氣浮池等； (4)泥渣處理與利用。第5頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四三、化學(xué)沉淀法的分類根據(jù)使用沉淀劑不同，化學(xué)沉淀法可分為：氫氧化物沉淀法；硫化物沉淀法；鋇鹽沉淀法等；其它沉淀法。沉淀劑用量一般不超過理論用量的 2050。 第6頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四1、氫氧化物沉淀法1）原理 除堿金屬和部分堿土金

4、屬外，大部分金屬離子都可以與堿反應(yīng)生成氫氧化物沉淀而得以去除。該法的去除效果與溶液的 pH 值相關(guān)，所以控制反應(yīng)的 pH 值范圍是該法的關(guān)鍵。第7頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 水中金屬離子很容易生成各種氫氧化物，其中包括氫氧化物沉淀及各種羥基絡(luò)合物，顯然，它們的生成條件和存在狀態(tài)與溶液pH值有直接關(guān)系。如果金屬離子以Mn+表示，則其氫氧化物的溶解平衡為:圖4-28 金屬氫氧化物的容度積與pH值的關(guān)系 這是與氫氧化物沉淀共存的飽和溶液中的金屬離子濃度，也就是溶液在任一pH值條件下，可以存在的最大金屬離子濃度。第8頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星

5、期四(1)金屬離子濃度相同時(shí)，溶度積Ksp愈小,則開始析出氫氧化物沉 淀的pH值愈低；(2)同一金屬離子，濃度愈大，開始析出沉淀的pH值愈低。 根據(jù)各種金屬氫氫化物的Ksp值，可計(jì)算出某一pH值時(shí)溶液中金屬離子的飽和濃度。以pH值為橫坐標(biāo)，以-lgMn+為縱坐標(biāo)，即可繪制純?nèi)芤褐薪饘匐x子的飽和濃度與pH值的關(guān)系圖。根據(jù)關(guān)系圖可確定各金屬離子沉淀的條件。 第9頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四常用氫氧化物溶度積常數(shù)即可根據(jù)出水中所要求的金屬離子濃度來確定 pH 的控制范圍。表 16-1 列出各種金屬氫氧化物的溶度積常數(shù)。但由于廢水的水質(zhì)很復(fù)雜，實(shí)際上氫氧化物在廢水中的溶解

6、度與 pH 值的關(guān)系和上述的計(jì)算值有一定的出入，因此具體控制條件應(yīng)通過試驗(yàn)來確定，計(jì)算值可供參考。第10頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四溶度積常數(shù)第11頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 沉淀劑：石灰、碳酸鈉、苛性鈉、石灰石、白云石等。 優(yōu)點(diǎn)：具有經(jīng)濟(jì)、簡便、藥劑來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在處理 重金屬廢水中應(yīng)用最廣。 存在問題：主要是勞動衛(wèi)生條件較差，石灰品級不穩(wěn) 定，管道設(shè)備易結(jié)垢堵塞 (CaSO4, CaF2等） 與腐蝕，沉渣體積龐大，脫水困難。沉渣問題最為突出，因?yàn)闅溲趸锍猎酁槟z體狀態(tài)，含水率高達(dá)9598%，給脫水造成極大的困難。2）常用沉淀

7、劑：第12頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四3）氫氧化物沉淀法的應(yīng)用 含鋅廢水的處理 pH = 9 ， 全部以 Zn ( OH )2的形式沉淀 pH11，Zn(OH)2又溶于堿中，生成 Zn(OH)42-或 ZnO22-離子。 這是因?yàn)閆n的氫氧化物是兩性的，既可溶于酸，又可溶于堿。第13頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四工程上，處理含鋅廢水時(shí)， pH 值應(yīng)控制在 9 11的范圍內(nèi)。與 Zn 具有相似特性的還有 Pb 、 Cr 、 Sn 、 Al 等，此類金屬采用氫氧化物沉淀法進(jìn)行水處理時(shí) pH 值控制更顯得尤為重要，具體控制條件應(yīng)以試驗(yàn)為基礎(chǔ)。

8、工程上應(yīng)用注意的問題第14頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四冶煉廢水處理 冶煉廠的廢水中常常含有大量的重金屬離子，采用氫氧沉淀法可以達(dá)到較好的處理效果。 國內(nèi)某冶煉廠采用氫氧化物沉淀法處理重金屬離子廢水試驗(yàn)處理前后水質(zhì)的變化情況見第15頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四第16頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四2、硫化物沉淀法1）原理 金屬硫化物的溶解度一般比其氫氧化物的溶解度小得多，因此，采用硫化物沉淀法可以比較完全地去除水中的重金屬離子。 如以 MS 表示金屬硫化物，則有：第17頁，共84頁，2022年，5月20日，13

9、點(diǎn)15分，星期四優(yōu)點(diǎn)：具有去除效率高、適用 pH 值范圍大、便 于泥渣中有用物質(zhì)回收.缺點(diǎn)：處理費(fèi)用較高，生成的硫化物沉淀較困 難，常需投加凝聚劑以加強(qiáng)去除效果。 硫化物沉淀法經(jīng)常作為氫氧化物沉淀法的補(bǔ)充法。 第18頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 2）常用沉淀劑 常用的沉淀劑：H2S、Na2S、K2S、 （NH4)2S、NaHS等，其中前3種淀劑使用較多。 H2S是一種無色、有惡臭且有毒的氣體，在使用時(shí)必須注意安全，空氣的允許濃度不得超過0.01mg /L第19頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四3）硫化物沉淀法的應(yīng)用 目前含Hg2+、Zn2+

10、、Cu2+、Pb2+、Cd2+、AsO2- 等廢水都可以采用,其中應(yīng)用最多的是Hg2+的去除。 原理：無機(jī)汞（Hg2+、Hg+）：在堿性pH值為 810下，與硫化物沉淀反應(yīng)生成沉淀，溶度積很小，除汞率很高。有機(jī)汞：先用氯氧化劑將其氧化成無機(jī)汞，再通過沉淀加以去除。 第20頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 沉淀劑可采用硫化鈉（Na2S）或硫氫化鈉（NaHS)與溶解的汞化合物的反應(yīng)為：第21頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四注意事項(xiàng)： 應(yīng)嚴(yán)格控制硫化物的投加量：提高沉淀劑投加量有利于硫化汞的沉淀析出，但硫化物過量投加時(shí)很容易使溶解度很低的硫化汞轉(zhuǎn)化

11、為可溶的絡(luò)合物； 生成的硫化汞顆粒很小，沉淀物很難分離。為了提高汞的去除效率，常投加適量的凝聚劑硫酸亞鐵（FeSO4），以去過量的硫離子。反應(yīng)如下： 第22頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 應(yīng)用：用Na2S處理含Hg廢水：第23頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四實(shí)例應(yīng)用 上海某化工廠采用硫化鈉共沉淀法處理乙醛車間排出的含汞廢水，廢水含汞510mg/L，pH24。原水用石灰將pH值調(diào)到810后。先投加6的Na2S30mg/L，與汞反應(yīng)后再投加7的FeSO4 60mg/L，處理后出水含汞降至0.2mg/L。第24頁，共84頁，2022年，5月20日

12、，13點(diǎn)15分，星期四3、碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法有 3 種應(yīng)用方式：投加難溶碳酸鹽（如 CaCO3 ) 利用沉淀轉(zhuǎn)化原理、使水中金屬離子（如 Pb2+、Cd2+、Zn2+及Ni2+等）生成溶解度更小碳酸鹽沉淀析出。CaCO3+Pb2+PbCO3+Ca2+投加可溶性碳酸鹽（如 Na2 CO3 ) 使水中金屬離子生成難溶碳酸鹽而沉淀析出。ZnSO4+Na2CO3ZnCO3 +Na2SO4 第25頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四投加石灰 與水中碳酸鹽硬度生成難溶的碳酸鈣和氫氧化鎂而沉淀析出，這種方法可以去除水中的碳酸鹽硬度。第26頁，共84頁，2022年，5月20日，13

13、點(diǎn)15分，星期四根據(jù)原水水質(zhì)和出水水質(zhì)的要求:最常見的化學(xué)藥劑：石灰（ CaO ) ，有時(shí)還輔以純堿（ Na2CO3 ）、石膏（ CaSO4）等CaO+Ca(HCO3)2CaCO3+H2OH2O+CaO+Mg(HCO3)2 CaCO3+Mg(OH)2Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3+H2O第27頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四4、其它沉淀法1）鋇鹽沉淀法: 鋇鹽沉淀法僅限于含鉻廢水的處理。采用的沉淀劑：BaCO3 、BaCl2 和 BaS 等 鉻酸鋇（BaCrO4），溶度積為Ksp= 1.210-10。 鋇鹽沉淀法處理含鉻廢水的關(guān)鍵在于嚴(yán)格控制 pH 值。

14、第28頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四氯化銀沉淀法含銀廢水：鍍銀和照相兩個(gè)工藝，加氯化物可以沉淀去除廢水中的銀，并能回收利用。一般先用電解法回收銀，將銀的濃度降低至100 500mg/L，然后再用氯化物沉淀法將銀的濃度進(jìn)一步降至更低。如果在堿性條件下與其他金屬氫氧化物共沉淀，銀濃度可降低 至0.lmg/L 。2）鹵化物沉淀法 :第29頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 氟化物沉淀法氟的危害： 飲水中氟的含量對人體健康影響很大。 長期攝入過量的氟，也會產(chǎn)生各種氟中毒癥狀，常見的有流涎、惡心嘔吐、腹瀉、瘙癢及其他消化道癥狀，故飲用水中過量的氟去除。

15、第30頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四石灰除氟法 鈣鹽能夠?qū)⒎锍恋恚赃_(dá)到除氟目的，其中常用藥劑是石灰。當(dāng)廢水中含有比較單純的F-時(shí)，投加石灰調(diào) pH 值至 1012，生成的CaF2沉淀可使水中F-的濃度降低至 1020mg /L。若水中還含有其他金屬離子，由于吸附共沉淀作用，可使氟離子濃度降低至8mg/L 以下。 Ca(OH)2+HFCaF2+2H2O第31頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四去除氟的方法（1）混凝沉淀法（2）吸附與離子交換法（3）電凝聚法（4）電滲析法（5）反滲透法石灰除氟法鋁鹽混凝法活性氧化鋁法骨炭法沸石法第32頁，共8

16、4頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四（四）其它沉淀法磷酸鹽沉淀法向可溶性磷酸鹽的廢水中加入鐵鹽或鋁鹽可以生成不溶性的磷酸鹽沉淀，這種方法稱為磷酸鹽沉淀法。Ca2+OH-+HPO42-Ca5OH(PO4)3+H2O第33頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四第二節(jié) 氧化還原法氧化還原是轉(zhuǎn)化廢水中的污染物的有效方法。廢水中的呈溶解狀態(tài)的無機(jī)物和有機(jī)物通過化學(xué)反應(yīng)被氧化或還原為微毒、無毒的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成為容易與水分離的形態(tài)，從而達(dá)到分離的目的。第34頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四一、概述按照污染物的凈化原理，氧化還原處理方法包括藥劑法、

17、電化學(xué)法（電解）和光化學(xué)法3大類。在選擇處理藥劑和方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循下面一些原則： （1）處理效果好，反應(yīng)產(chǎn)物無毒無害，不需進(jìn)行二次處理。 （2）處理費(fèi)用合理，反應(yīng)藥劑與材料易得。 （3）操作特性好，在常溫與較寬的pH范圍內(nèi)具有較快的反應(yīng) 速度。 （4）與前后處理工序目標(biāo)一致，搭配方便。第35頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四不足之處： 與生物氧化法相比，氧化還原法需較高的運(yùn)行費(fèi)用。 因此，目前氧化還原法僅用于飲用水處理、特種工業(yè)用水處理、有毒工業(yè)廢水處理和以回用為目的的廢水深度處理等有限場合。第36頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四簡單無機(jī)物的化

18、學(xué)氧化還原過程 實(shí)質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。失去電子的元素被氧化，是還原劑；得到電子的元素被還原，是氧化劑。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，氧化和還原是同時(shí)發(fā)生的，某一元素失去電子，必定有另一元素得到電子。氧化劑的氧化能力和還原劑的還原能力是相對的，其強(qiáng)度可以用相應(yīng)的氧化還原電位的數(shù)值來比較。許多種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位值可以在化學(xué)書中查到。值愈大，物質(zhì)的氧化性愈強(qiáng)，值愈小，其還原性愈強(qiáng)。 第37頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四有機(jī)物的氧化還原過程 由于涉及共價(jià)鍵，許多反應(yīng)并不發(fā)生電子的直接轉(zhuǎn)移。只是原子周圍的電子云密度發(fā)生變化。目前尚未建立電子云密度變化與氧化還原反應(yīng)的方向和程度之間的定量關(guān)系

19、凡是與強(qiáng)氧化劑作用使有機(jī)物分解成簡單的無機(jī)物的反應(yīng)，可判斷為氧化反應(yīng)。甲烷的降解歷程歷程如下： 第38頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四化學(xué)反應(yīng)過程中， 凡是加入氧或脫氫的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng) 而加入了氫或脫氧的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。碳?xì)浠衔镅趸罱K產(chǎn)物一般為CO2和H2O含氮有機(jī)物還產(chǎn)生NH3、NO2、N2等含硫有機(jī)物還產(chǎn)生SO42-含磷有機(jī)物還產(chǎn)生PO43-第39頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四各類有機(jī)物的可氧化性 酚類、醛類、芳胺類和某些有機(jī)硫化物(如硫醇、硫醚)等易于氧化；醇類、酸類、酯類、烷基取代的芳烴化合物(如“三苯”)、硝基取代的芳烴化

20、合物(如硝基苯)、不飽和烴類、碳水化合物等在一定條件(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或催化劑)下可以氧化；飽和烴類、鹵代烴類、合成高分子聚合物等難以氧化。 第40頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四二、藥劑氧化還原法 處理對象：廢水中的CN-，S2-，F(xiàn)e2+，Mn2+等離子。采用氧化還原劑一般包括下列幾類：中性分子：在接受電子后還原成負(fù)離子，如Cl2、O2、 O3、ClO2等。帶正電荷的離子： 1）接受電子后還原成負(fù)離子，如漂白粉的次氯酸根中 的Cl+變?yōu)镃l-。 2）接受電子后還原成帶較低正電荷的離子，如MnO4- 中的Mn7+邊為Mn2+，F(xiàn)e3+為變Fe2+等。第41頁，共84頁，2

21、022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四常用氧化劑 氧化劑是一種能氧化其他物質(zhì)而本身被還原的物質(zhì)。非金屬單質(zhì)氧化劑:如F2、O2、Cl2、Br2、I2、N2、S等；金屬的陽離子氧化劑:如Fe3+、Ag+、Cu2+等；弱氧化性酸: 如鹽酸、稀硫酸等；強(qiáng)氧化性酸: 如濃H2SO4、濃HNO3、稀HNO3、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、KNO3、Na2O2、MnO2等。既可做氧化劑又可做還原劑：例如，Na2O2、H2O2、S、SO2等，但它們以一種性質(zhì)為主，Na2O2、H2O2、S主要做氧化劑；Fe2+、SO2主要做還原劑。 第42頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四

22、1、氯氧化法 氯是水處理中的常用的消毒劑和氧化劑。 （1）含氰廢水處理Cl2 + H2O HOCl + HCl (第一階段氧化）CN + HOCl CNCl + OH-CNCl + 2OH CNO + Cl + H2O 反應(yīng)中，CNCl是與HCN毒性相等的揮發(fā)性物質(zhì)，在酸性介質(zhì)中CNCl穩(wěn)定，因而在pH8.5，CO2將形成半化合狀或化合狀CO2，不利于反應(yīng)向右移動。 第44頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四（2）含酚廢水處理 采用氯氧化處理含酚廢水時(shí)，理論投氯量與酚量之比為6：1時(shí)即可將酚完全破壞。但由于廢水中存在其他化合物也與氯作用，實(shí)際投氯量必須過量數(shù)倍。一般超出1

23、0倍左右。如果投氯量不夠，酚氧化不充分，而且生成具有強(qiáng)烈臭味的氯酚。第45頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四2、高錳酸鹽氧化法 高錳酸鹽也是一種強(qiáng)氧化劑，能與廢水中的CN-，S2-，F(xiàn)e2+，Mn2+等離子及其他致臭致味有機(jī)物很好的反應(yīng)，選擇適投量能殺死很多藻類和微生物。其出水無異味，投加與監(jiān)測均很方便。第46頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四三、高級氧化 高級氧化技術(shù)（Advanced Oxidation Technology，簡稱AOT)是指在水處理過程中可產(chǎn)生羥基自由基，使水體中的大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解

24、成為CO2和H20，接近完全礦化。第47頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四第48頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四1、過氧化氫氧化法 （1）Fe2+/H2O2構(gòu)成氧化體系通常稱為Fenton試劑。 （2）Fenton試劑之所以具有非常強(qiáng)的氧化能力，是因?yàn)镠2O2在催化劑Fe2+存在下能生成氧化能力很強(qiáng)的氫氧自由基(其氧化電位高達(dá)+2.8V)，因而氧化速率也較高。 第49頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四過氧化氫在水處理中的應(yīng)用原理第50頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四淀粉廠廢水處理 第51頁，共8

25、4頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四2、臭氧類氧化法 臭氧的氧化能力在天然元素中僅次于氟，采用臭氧處理有機(jī)廢水，反應(yīng)速度快，無二次污染，在廢水處理中很廣泛。 單純臭氧氧化方式處理廢水的主要問題是臭氧濃度低、氧化能力不足等缺陷。 第52頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四臭氧在水處理中的應(yīng)用水經(jīng)臭氧處理，可達(dá)到降低COD、殺菌、增加溶解氧、脫色、除臭、降低濁度幾個(gè)目的。臭氧的消毒能力比氯更強(qiáng)。 對脊髓灰質(zhì)炎病毒，用氯消毒，保持O.51mg/L余氯量，需1.52h，而達(dá)到同樣效果，用臭氧消毒，保持O.045O.45mgO3，只需2min。 混凝或活性污泥法與臭氧

26、化聯(lián)合 可以有效地去除色度和難陣解的有機(jī)物，紫外線照射可以激活O3分子和污染物分子，加快反應(yīng)速度，增強(qiáng)氧化能力，降低具氧消耗量。 第53頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四廢水中的某些金屬離子在高價(jià)態(tài)時(shí)毒性很大，可用化學(xué)還原法將其還原為低價(jià)態(tài)后分離除去。常用的還原劑有下列幾類。某些電極電位較低的金屬，如鐵屑、鋅粉等。反應(yīng)后：某些帶負(fù)電的離子，如NaBH4中的B5+，反應(yīng)后某些帶正電的離子，如FeSO4或FeCl2中的Fe2+，反應(yīng)后第三節(jié) 化學(xué)還原法第54頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四一、含鉻廢水處理還原除鉻通常包括二步。首先，廢水中的Cr2O

27、72-在酸性條件下(pH4為宜，與還原劑反應(yīng)生成Cr2(SO4)3，再加堿(石灰)生成Cr(OH)3沉淀，在pH89時(shí)，Cr(OH)3的溶解度最小。亞硫酸石灰法的反應(yīng)式如下： 1、還原除鉻法第55頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四、鐵屑過濾除鉻工業(yè)上也采用鐵屑(或鋅屑)過濾除鉻。 含鉻的酸性廢水(控制進(jìn)水pH45)進(jìn)入充填鐵屑的濾柱，鐵放出電子，產(chǎn)生Fe2+，將Cr6+還原為Cr3+； 隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，水中消耗了大量的H+，使OH-離子濃度增高； 當(dāng)其達(dá)到一定濃度時(shí)，與Cr3+反應(yīng)生成Cr(OH)3，少量Fe3+生成Fe(OH)3，后者具有凝聚作用。將Cr(OH)3

28、吸附凝聚在一起，并截留在鐵屑孔隙中。通常濾柱內(nèi)裝鐵屑高1.5m，采用濾速3m/h。 第56頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四二、還原法除汞處理方法是將Hg2+還原為Hg，加以分離和回收。 采用的還原劑為比汞活潑的金屬(鐵屑、鋅粒、鉛粉、鋼屑等)、硼氫化鈉和醛類等。 廢水中的有機(jī)汞先氧化為無機(jī)汞，再行還原。采用金屬還原除汞，通常在濾柱內(nèi)進(jìn)行。 通常將金屬破碎成24mm的碎屑，并去掉表面污物?？刂品磻?yīng)溫度2080。溫度太高，雖反應(yīng)速度快，但會有汞蒸氣逸出。第57頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四三 、電解法直流電流通過電解質(zhì)溶液時(shí)，在兩個(gè)電極上引起的

29、化學(xué)變化稱電解。目前對對電解還沒有統(tǒng)一的分類方法。一般根據(jù)污染物的凈化機(jī)理不同分為電解氧化法，電解還原法，電解凝聚法和電解浮上法。第58頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四利用電解可以處理：（1）各種離子狀態(tài)的污染物。（2）各種無機(jī)和有機(jī)的耗氧物質(zhì)，如硫化物、氨、酚、油和有色物質(zhì)等。（3）致病微生物。第59頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四優(yōu)點(diǎn)：一次可以去除多種污染物；電解裝置緊湊，占地面積小，節(jié)省一次投資，易于實(shí)現(xiàn)自動化；藥劑用量少，廢液量少；通過調(diào)節(jié)槽電壓和電流可以適應(yīng)較大幅度抵御水量與水質(zhì)變化沖擊 。缺點(diǎn)：電耗和可溶性陽極材料消耗較大， 副反

30、應(yīng)多，電極易鈍化。第60頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四1、 電解絮凝法 采用可溶性陽極如Fe、Al等金屬板，在外加直流電壓的作用下，金屬氧化溶解，生成金屬離子Fe2+、Fe3+、Al3+，這些離子與水中OH-作用生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀物，最后這些沉淀物吸附、絮凝廢水中的污染物。 陽極：Fe Fe2+ + 2e，F(xiàn)e Fe3+ + 3e副反應(yīng)：H2O 1/2O2 + 2H+ +2e陰極：2H+ + 2e H2第61頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四溶液中反應(yīng)溶液中反應(yīng)：Fe2+ + 2OH Fe(OH)2 Fe3

31、+ + 3OH Fe(OH)3 Fe(OH)2 + H+ +1/2O2 Fe(OH)3 陽極產(chǎn)生原子氧，陰極產(chǎn)生H，還能起氧化還原作用，氣體能起到氣浮作用。 第62頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四2、電解氧化法 電解氧化法可分為直接氧化法和間接氧化法。 直接氧化法是利用陽極的高電勢氧化降解廢水中的無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)。 間接氧化法則是利用陽極氧化產(chǎn)物的氧化性，氧化降解廢水中無機(jī)或有機(jī)物。 第63頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四1）直接電解氧化法 電解槽中陽極可以是不溶性的，也可以是可溶性的。 新電極材料具有高電催化活性，包括Sn-SnO2、Ti-S

32、nO2、Ti-RuO2、Ti-Pt等，還有活性炭纖維(ACF)-鐵復(fù)合電極。 廢水中污染物可以在電解槽的不溶性陽極上發(fā)生氧化分解或者發(fā)生二次反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成無害成分。 第64頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四CN + 2OH CNO + H2O + 2e2CNO + 4OH 2CO2 + N2+2H2O同時(shí)發(fā)生水解反應(yīng)： CNO + 2H2O NH4+ + CO32- 廢水中含氯時(shí)，在陽極產(chǎn)生Cl2或游離Cl，可促進(jìn)CN的氧化分解。2Cl 2Cl + 2eCN + 2Cl + 2OH CNO +2Cl + H2O 2CNO +6Cl + 4OH 2CO2 + N2+6Cl

33、+2H2O 電解處理含CN廢水是典型的直接電化學(xué)氧化過程，廢水中的CN在陽極被氧化成氰酸鹽、CO2、N2等物質(zhì)，消除危害。其反應(yīng)為：陽極反應(yīng)第65頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 廢水中污染物也可在陰極上直接還原，由高價(jià)有毒金屬還原為低價(jià)有毒金屬。如： Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O CrO42- + 8H+ + 3e Cr3+ + 4H2O或在陰極直接還原析出金屬，如： Cu2+ + 2e Cu，Ag+ + e Ag 第66頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四2）間接氧化法 在陽極反應(yīng)過程中，先生成具有較強(qiáng)氧化

34、性的化學(xué)活性物質(zhì)，再利用這些物質(zhì)對難降解物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，羥基自由基(OH)、O、Cl2、ClO、Ag+、Co3+、Fe3+等均可作為有機(jī)物的氧化中介，其還原電勢越負(fù)，氧化效果越好。 間接氧化已在苯、苯酚、油和硫化物的氧化過程中得到驗(yàn)證。 有時(shí)也利用電解產(chǎn)生HClO，利用其氧化作用，氧化降解廢水中污染物。第67頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四在NaCl溶液中用不溶性陽極Pt、Ru、PbO2、石墨等，中間不加隔膜直接電解。陽極：2Cl Cl2 +2e陰極：2H+ + 2e H2由于H+消耗使OH-積累：Cl2 + 2OH Cl+ ClO+ H2O這種裝置稱為NaClO發(fā)

35、生器。 第68頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四3、電解氣浮法 是一種運(yùn)用電化學(xué)方法去除固態(tài)微粒、油污的廢水處理單元操作方法。 其上浮原理是通過電解水產(chǎn)生H2、O2和Cl2（有Cl時(shí)），攜帶廢水中的膠體微粒、油污共同上浮，達(dá)到分離凈化的目的。 陽極是鎳、不銹鋼、鍍鎳鋼板、PbO2、石墨、Pt等電極。 第69頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四4、 電還原法 電還原方法主要用于重金屬的回收和氯代烴脫氯。電解槽陰極起還原作用，可使重金屬離子還原而被去除。如： Cu2+ +2e Cu 第70頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四 廢水

36、中污染物也可在陰極上直接還原，由高價(jià)有毒金屬還原為低價(jià)有毒金屬。如： Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O CrO42- + 8H+ + 3e Cr3+ + 4H2O或在陰極直接還原析出金屬，如： Cu2+ + 2e Cu，Ag+ + e Ag 第71頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四第四節(jié) 其它氧化技術(shù) 利用光和氧化劑產(chǎn)生很強(qiáng)的氧化作用來氧化分解廢水中的有機(jī)物或無機(jī)物的方法。（1）氧化劑有臭氧、氯、次氯酸鹽、過氧化氫及 空氣加催化劑等，其中常用的為氯氣。（2）在一般情況下，光源多為紫外線，有時(shí)某些 特定波長的光對某些物質(zhì)比較有效。、光氧化第

37、72頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四（3）光對污染物的氧化分解其催化劑的作用。（4）光氧化能力比只用氯氧化高10倍以上，處理 過程一般不產(chǎn)生沉淀物，不僅可處理有機(jī)物，也可處理能被氧化的無機(jī)物。第73頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四、濕式氧化 濕式氧化（也稱熱氧化）是指在高溫高壓下利用空氣氧化廢水中有機(jī)物和還原性無機(jī)物。高溫指溫度180，高壓指壓力512Mpa。 超臨界濕式氧化： 水的溫度在其臨界點(diǎn)以上，其操作壓力已達(dá)到43.8Mpa。將催化劑引入該氧化系統(tǒng)，可使反應(yīng)在比較溫和的條件下進(jìn)行，在更短的時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)。使用的催化劑有貴重金屬如Pt、

38、Pd、Ru，也可用過渡金屬和稀土元素，如Cu、Mn、Co、Ce等的鹽或其氧化物。第74頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四（四）濕式氧化濕式氧化處理效果與水溫、氧分壓、時(shí)間和催化劑有關(guān)。其中溫度是主要影響因素：150時(shí)COD去除率僅為20%左右，200時(shí)COD的去除率可達(dá)60%，250時(shí)COD去除率可達(dá)80%，300時(shí)COD去除率可接近100%。處理時(shí)間僅為30min。濕式氧化效果與化合物組成有關(guān)，有機(jī)物中氧元素含量越少，碳元素含量越高越易氧化。第75頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四、催化氧化 催化氧化過程主要有常溫常壓下的催化氧化和高溫高壓下的

39、濕式催化氧化、光催化氧化等。通過催化途徑產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的OH羥基自由基。OH氧化電位為2.80V，僅次于氟的2.87V，故它在降解廢水時(shí)具有以下特點(diǎn)：第76頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四特點(diǎn)OH是高級氧化過程的中間產(chǎn)物，作為引發(fā)劑誘發(fā)后面的鏈反應(yīng)發(fā)生，對難降解的物質(zhì)的開環(huán)、斷鍵，將難降解的污染物變成低分子或易生物降解的物質(zhì)特別適用； OH幾乎無選擇地與廢水中的任何污染物反應(yīng)，直接將其氧化為CO2、水或鹽，不會產(chǎn)生二次污染；它是一種物理-化學(xué)處理過程，很容易控制，以滿足各種處理要求；反應(yīng)條件溫和，是一種高效節(jié)能型的廢水處理技術(shù)。第77頁，共84頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)15分，星期四催化氧化水處理工藝有：1）催化濕式氧化（Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO） 2）助加催化濕式氧化（Promoted Catalytic Wet