废水的化学处理方法---- 氧化还原法学习内容☐ 1 概述☐ 2 药剂氧化法☐ 3 药剂还原法☐ 4 电化学方法1 概述1.1定义☐通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法。
1.2.去除对象氧化法:☐有机污染物(如色、嗅、味、COD);☐还原性无机离子(如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等)还原法:☐重金属离子(如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等)☐有机物（氧化法难以氧化的）1.3.常用药剂☐最常采用的氧化剂: 空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；☐常用的还原剂: 硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合脏及铁屑等。
☐在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为氧化剂，阴极可作为还原剂。
1.4.常用设备☐投药氧化还原法--反应池，若有沉淀物生成，尚需进行因液分离及泥渣处理。
☐电解氧化还原法—电解槽.1.5 反应程度的控制1.反应程度表述----用电极电势来衡量其氧化性(或还原性)的强弱，估计反应进行的程度。
氧化剂和还原剂的电极电势差越大，反应进行得越完全。
☐电极电势用奈斯特公式表示：☐式中：E-电极电势;E0—标准电极电势;R—摩尔气体常数;T—热力学温度;n—转移的电子数;F—法拉第常数;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，电子的移动情形很复杂。
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。
目前还没有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。
因此，在实际上，凡是加氧或脱氢的反应称为氧化，而加氢或脱氧的反应则称为还原，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：各类有机物的可氧化性经验表明：☐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。
☐ 2. 影响处理能力的动力学因素(1)药剂本性;(2)反应物浓度;(3)温度;(4)催化剂和不纯物的存在;(5)pH值✓H+与OH-直接参加反应;✓做催化剂;✓影响其他物质的存在状态和数量2 药剂氧化法去除对象：废水中的CN-、S2-、Fe2+、Mn2+氧化剂包括下列几类。
①接受电子后还原成负离子的中性分子，如Cl2、O2、O3。
②带正电荷的离子，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-。
③带正电荷的离子，接受电子后还原成带较低正电荷的离子，如MnO4+中的Mn7+变为Mn2+，Fe3+变为Fe2+等。
2 药剂氧化法2.1 空气(纯氧)氧化法2.2 臭氧氧化法2.3 氯氧化法2.4 高锰酸钾氧化法2.5 光辐射或放射线辐射氧化2.1、空气(及纯氧)氧化法2.1.1概述（1）空气氧化法就是把空气鼓入废水中，利用空气中的氧气氧化废水中的污染物。
（2）特点：☐优点--氧的化学氧化性是很强的，且pH值降低，氧化性增强。
☐缺点--速度很慢，时间长.☐改进-- 如果设法断开氧分子中的氧一氧键(如高温、高压、催化剂、γ射线辐照等)，则氧化反应速度将大大加快。
"湿式氧化法"--高温(200～300℃)、高压(3～15MPa)强化空气氧化过程.2.1.2 常温常压和中性pH值条件下应用分子氧O2为弱氧化剂，反应性很低，故常用来处理易氧化的污染物。
空气氧化除铁、锰（地下水）空气氧化脱硫（石油炼厂废水）(1)地下水除铁、锰水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。
碱度基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数。
在缺氧的地下水中常出现二价铁和锰。
通过曝气，可以将它们分别氧化为Fe(OH)3和MnO2沉淀物。
除铁的反应式为：考虑水中的碱度作用，总反应式可写为：按此式计算，氧化lmg/L Fe2+，仅需O.143mg／L O2。
研究指出，MnO2对Mn2+的氧化具有催化作用。
大致历程为氧化：吸附：氧化:曝气过滤(或称曝气接触氧化)除锰工艺：先将含锰地下水强烈曝气充氧，尽量地散去CO2，提高pH值；再流入天然锰砂或石英砂充填的过滤器，利用接触氧化原理将水中Mn2+氧化成MnO2，产物逐渐附着在滤料表面形成一层能起催化作用的活性滤膜，加速除锰过程。
地下水除铁锰工艺流程曝气方式可采用莲蓬头喷淋水、水射器曝气、跌水曝气、空气压缩机充气、曝气塔等。
滤器可采用重力式或压力式。
滤料粒径一般用0.6～2mm，滤层厚度0.7～1.0m，滤速10～20m/h。
为适用于Fe2+＜10mg/L，Mn2+＜1.5mg/L，pH＞6的地下水。
当铁锰含量大时，可采用多级曝气和多级过滤组合流程处理。
(2)工业废水脱硫硫(Ⅱ)在废水中以S 2－、HS-、H2S的形式存在。
(3)工业废水脱硫利用分子氧氧化硫化物——碱性条件较好，向废水中注入空气和蒸汽(加热)，硫化物按下式转化为无毒的硫代硫酸盐或硫酸盐。
氧化过程:氧与硫化物的反应在80～90℃下按如下反应式进行：(2)空气氧化法处理含硫废水工艺流程含硫废水经隔油沉渣后与压缩空气及水蒸气混合，升温至80～90℃，进入氧化塔，塔径一般不大于2.5m，分四段，每段高3m。
每段进口处设喷嘴，雾化进料，塔内气水体积比不小于15。
废水在塔内平均停留时间l.5～2.5h。
2.1.3 湿式氧化法的应用湿式氧化法：在高温（150～350℃）和高压（0.5～20MPa）的操作条件下，以氧气和空气作为氧化剂，将废水中的有机物转化为二氧化碳和水的过程。
湿式氧化过程：（i）空气中的氧从气相到液相的传质过程；（ii）溶解氧与基质之间的化学反应湿式氧化法的应用：☐进行高浓度难降解有机废水生化处理的预处理，以提高可生化性；用于处理有毒有害的工业废水。
☐难以用生化方法处理的农药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水的处理。
☐特点：与一般方法相比，湿式氧化法适用范围广、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量和有用物料。
☐发展----湿式催化氧化法(CWO)----废水的深度处理技术。
该处理工艺在一定温度(200～300C)和压力(1.5～10MPa)条件下，在填充专用例定催化剂的反应器中，保持废水在液体状态。
在氧气(空气)作用下，利用催化氧化的原理，一次性地对高浓度有机废水的COD、TOC、氨、氰等污染物进行倦化氧化分解的深度处理(接触时间10min～2.0h)，使之转变为CO2、N2、水等无害成分，并同时脱臭、脱色及杀菌消毒,从而达到净化处理水的目的。
2.2、臭氧氧化臭氧O3是氧的同素异构体，是一种具有鱼腥味的淡紫色气体。
沸点-112.5℃；密度2.144kg／m3，此外，臭氧还具有以下一些重要性质。
（1）溶解性：溶解度低（3－7mg/L），但水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍。
（2）毒性：高浓度臭氧是有毒气体，有强烈的刺激作用。
（3）氧化性：一种强氧化剂，氧化还原电位与pH值有关。
其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。
（4）腐蚀性：臭氧具有强腐蚀性。
臭氧的物理化学性质（5）不稳定性：在常温下易分解为氧气并放出热量，半衰期5－30min。
在水中分解速度快于空气,随温度升高而加快，随pH值提高而加快，不易贮存，现场制备使用。
2.2 臭氧氧化法2.2.1概述臭氧氧化性很强,氧化同时有消毒作用,但不稳定。
在理想的反应条件下，臭氧可以把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。
2.2.2臭氧的制备—现场制备电解法,化学法,高能射线辐射法,无声放电法等.(1)原理:电子轰击氧分子产生臭氧.(2)臭氧产率影响因素:温度,气体流速,电压等.(3)分类:管式臭氧发生器板式臭氧发生器2.2.3臭氧处理系统----水的臭氧处理在接触反应器内进行。
•气泡式臭氧接触反应器（曝气产生气泡）•水膜式臭氧接触反应器（填料形成水膜）•水滴式臭氧接触反应器（喷雾产生水珠）•为了使臭氧与水中充分反应，应尽可能使臭氧化空气在水中形成微小气泡，并采用气液两相逆流操作，以强化传质过程。
•常用的臭氧化空气投加设备：多孔扩散器、乳化搅拌器、射流器等。
•臭氧处理工艺流程•(1)以空气或富氧空气为原料气的开路系统—废气直接排掉.•(2)以纯氧或富氧空气为原料气的闭路系统—废气返回臭氧制取设备,提高含氧率降低成本.•注:压力转换氮分离器的作用•选择何种反应器取决于反应类型？•当过程受传质速度控制时，应选择传质效率高的螺旋反应器、喷射器等；•当过程受反应速度控制时，应选用鼓泡塔，以保持较大的液相容积和反应时间。
• 2.2.4 臭氧在废水处理中的应用臭氧的制备、反应效率低，成本高限制应用。
一般用于低浓度，难降解有机物处理，或者消毒处理。
主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脱色，除臭、除味、杀菌、杀藻、除铁、锰、氰、酚等。
•印染废水处理（脱色）•含氰废水处理（破氰）•含酚废水处理（除酚）游泳池循环水处理（消毒）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.45mgO3，只需2min。
将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O3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。
2.2.5 臭氧氧化法的优缺点臭氧氧化法的优点：⏹氧化能力强，处理效果好（除臭，脱色，杀菌，去除有机或无机污染物）⏹处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染⏹现场制备使用，操作管理较方便⏹处理过程中泥渣量少臭氧氧化法的缺点：⏹造价高（臭氧发生器）处理成本高（臭氧制备，电耗）2.3氯氧化法2.3.1氯系氧化剂氯气;氯的含氧酸及其钠盐钙盐;二氧化氯—现场制备,有毒2.3.2氯氧化法的应用(1)对象:氰化物,硫化物,酚,醇,醛,油类的氧化去除;消毒,脱色,除臭.（2）废水的氯氧化应用①含氰废水处理氧化反应分为两个阶段进行。