化學(xué)、化工技術(shù)在水處理中的應(yīng)用培訓(xùn)課件(編輯修改稿)
2025-01-16 02:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ３）吸附劑再生 ?（４）惰性氣體吹脫 第五章、氧化還原預(yù)處理技術(shù) ? 化工廢水預(yù)處理技術(shù)包括化學(xué)法 (中和法、混凝沉淀法、 化學(xué)氧化法 )，物化法(吸附、浮選、電滲析、反滲透 )，這里著重介紹應(yīng)用 微電解法 和 電化學(xué)氧化法 。 微電解法基礎(chǔ)理論 ? 原電池作用和電場(chǎng)作用 ? 鑄鐵是鐵和碳的合金，即由純鐵和 Fe3C及一些雜質(zhì)組成。鑄鐵中的礦化鐵為極小的顆粒，分散在鐵內(nèi)。礦化鐵比鐵的腐蝕趨勢(shì)低，因此，當(dāng)鑄鐵浸入水中時(shí)就構(gòu)成了成千上萬個(gè)細(xì)小的微電池，純鐵成為陽極，礦化鐵及雜質(zhì)則成為陰極，發(fā)生電極反應(yīng)，這便是微觀電池。 當(dāng)體系中有活性炭等宏觀陰極材料存在時(shí)，又可以組成宏觀電池，其基本電極反應(yīng)如下： 陽極 ( Fe ) ： Fe— 2e－ → Fe2＋ E0(Fe2+/Fe)= － V 陰極 (C) ：在酸性條件下： 2H＋ ＋ 2e－ → H2 E0(H+/H2) = V 在堿性條件下： O2＋ 2H2O＋ 4e－ → 4OH－ E0(O2/OH－ )= + V 還原作用 ? 當(dāng)然，陰極過程也可以是有機(jī)物的還原，電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物具有較高的化學(xué)活性，在中性或偏酸性的環(huán)境中，鑄鐵電極本身及其所產(chǎn)生的 [H]、 Fe2+等均能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞有機(jī)污染物的結(jié)構(gòu)，使之成為低分子物質(zhì)，降低有機(jī)污染物的毒性，從而大幅度提高可生化性。 凝膠作用 ?同時(shí)在反應(yīng)器里產(chǎn)生微電場(chǎng)，廢水中分散的膠體顆粒，極性分子，細(xì)小污染物都受微電場(chǎng)的作用后形成電泳，向相反電荷的電極方向移動(dòng)，聚集在電極上，形成大顆粒沉淀，從而使 CODcr降低。 鐵鹽的混凝作用 在酸性條件下，用鐵屑處理廢水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生Fe2+和 Fe3+。 Fe2+和 Fe3+是很好的絮凝劑，把溶液 pH調(diào)至堿性且有 O2存在時(shí)，會(huì)形成Fe(OH)2和 Fe(OH)3絮凝沉淀。 反應(yīng)式如下： Fe2+ + 2OH－ → Fe (OH)2 ↓ 4 Fe2+ + 8 OH－ + O2 + 2H2O → 4 Fe (OH)3 ↓ 新生態(tài)的 Fe (OH)2和 Fe (OH)3是膠體絮凝劑，具有良好的吸附凝聚能力。這樣，廢水中原有的懸浮物，以及通過微電池反應(yīng)產(chǎn)生的不溶物均可被其吸附凝聚。 在電池反應(yīng)的產(chǎn)物中， Fe2+ 和 Fe3+同時(shí)也和一些無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物而去除這些無機(jī)物，以減少其對(duì)后續(xù)生化工段的毒害性。如 S CN－ 等將生成 FeS、 Fe3[Fe (CN)6 ]Fe4[ Fe (CN)6 ]3等沉淀而被去除。 氧化技術(shù)概述 ? 濕式催化氧化法 ? 沈榮明等用濕式催化氧化法處理高濃度含酚廢水，采用 Mn(Ⅱ )作為催化劑，在室溫 t = 25 ℃ 下，O3= Lmin1加入作氧化劑，反應(yīng)時(shí)間 45 min 時(shí) , 苯酚廢水的 COD去除率可達(dá) 100%，即完全礦化。但該法對(duì)設(shè)備要求較高，要考慮腐蝕、催化劑的損失和失效等問題 。 ? 超臨界氧化法 ? 超臨界氧化法是一種能徹底破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)的新型高效氧化技術(shù)，它對(duì)酚類及其它多種有機(jī)物的氧化降解非常有效，國(guó)外已經(jīng)建成中試及工業(yè)化試驗(yàn)裝置。但由于其比較苛刻的反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)器有很大的腐蝕性及其安全性沒有保證，且對(duì)難降解的有機(jī)物需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間；在一定程度上限制了工業(yè)化應(yīng)用。 ? 光化學(xué)氧化法 ? 光化學(xué)氧化法處理廢水的基本原理是以半導(dǎo)體的能帶理論為基礎(chǔ)，當(dāng) N型半導(dǎo)體（催化劑）被能量大于其禁帶寬度的紫外或近紫外光照射時(shí)，其滿帶上的價(jià)電子被激發(fā)，形成電子 — 空穴對(duì)，電子 — 空穴對(duì)引發(fā)產(chǎn)生的羥基自由基 [OH]具有極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)ι镫y降解的有毒有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，達(dá)到凈化廢水的目的 [17]。光化學(xué)氧化法具有反應(yīng)條件溫和、氧化能力強(qiáng)、適用范圍廣，特別適用于生物難降解的有毒有機(jī)物的處理；但面臨著光量子效率低、反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、催化劑的回收、固定化以及催化劑的污染與再活化等許多問題。 ? Fenton氧化法 ?在含酚廢水處理中應(yīng)用較多的是 Fenton試劑，F(xiàn)enton氧化法可在較短時(shí)間內(nèi)將酚完全分解，但對(duì)組成復(fù)雜的實(shí)際廢水，完全礦化則需要消耗大量的氧化劑。 ? 聲化學(xué)氧化法一般是利用超聲波與光催化協(xié)同作用降低水中有機(jī)物，目前認(rèn)為較為有效的可以提高光催化效率的方法之一。超聲波降解水中有機(jī)污染物是 20世紀(jì) 80年代后期發(fā)展起來的新型深度氧化技術(shù)，它主要基于聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的 [O]、[OH]、 [HO2]等強(qiáng)氧化性物質(zhì)直接和間接地作用于水體中的有機(jī)污染物 ,同時(shí)，聲空化氣泡具有促滅光生電子，加速傳質(zhì)，活化催化劑表面等作用，因而可以提高光催化效率。 顧浩飛等研究了超聲與光催化協(xié)同降解苯胺及其衍生物過程，發(fā)現(xiàn)這些苯胺類化合物最終都被完全礦化為 HO2和 CO2。但該法存在處理量小、費(fèi)用高的問題，目前處于探索階段。 電化學(xué)氧化 1 電化學(xué)氧化的機(jī)理 電化學(xué)氧化是利用陽極的高電位及催化活性來直接降解水中的污染物，或是利用產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化劑降解水中有毒污染物。但反應(yīng)受到電極材料及副反應(yīng) 析氧反應(yīng)的限制，降低反應(yīng)效率
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