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污水处理中的高级氧化技术知识大全!!!

时间:2022-02-18来源:未知 作者:hnvb
高级氧化技术的定义:利用强氧化性的自由基来降解有机污染物的技术,泛指反应过程有大量羟基自由基参与的化学氧化技术。其基础在于运用催化剂、辐射,有时还与氧化剂结合,在反应中产生活性极强的自由基(一般为羟基自由基,· OH),再通过自由基与污染物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化。· OH反应是高级氧化反应的根本特点。
2. 高级氧化方法及其作用机理是通过不同途径产生· OH自由基的过程。· OH自由基一旦形成,会诱发一系列的自由基链反应,攻击水体中的各种有机污染物,直至降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。可以说高级氧化技术是以产生· OH自由基为标志。
3. 高级氧化技术有什么特点?
①反应过程中产生大量氢氧自由基· OH;
②反应速度快;
③适用范围广,· OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染;
④可诱发链反应;
⑤可作为生物处理过程的预处理手段,使难以通过生物降解的有机物可生化性提高,从而有利于生物法的进一步降解;
⑥操作简单,易于控制和管理。
4.· OH自由基的优点
①选择性小,反应速度快;
②氧化能力强;
③处理效率高;
④氧化彻底。
5.高级氧化技术分为哪几类?
①化学氧化法:臭氧氧化/Fenton氧化/高铁氧化
②电化学氧化法
③湿式氧化法:湿式空气氧化法/湿式空气催化氧化法
④超临界水氧化法
⑤光催化氧化法
⑥超声波氧化法
⑦过硫酸盐氧化法
6.自由基与污染物反应的四种主要方式:氢抽提反应、加成反应、电子转移、(氧化分解)。
自由基反应的三个阶段:链的引发、链的传递、链的终止
自由基反应具有无选择性,反应迅速的特点。
7.产生羟基自由基的途径:Fe2+/H2O2 、 UV/H2O2 、 H2O2/O3 、 UV/O3 、 UV/H2O2/O3 、光催化氧化(TiO2光催化氧化反应机理:产生空穴和电子对),对有机物降解速率由快到慢依次为UV-Fenton、 Fenton、 O3/US、O3、O3/UV、UV/H2O2、UV。
8.Fenton试剂:亚铁离子(Fe2+)和过氧化氢(H2O2)的组合。
Fenton反应:Fenton反应是以亚铁离子作为催化剂来催化过氧化氢(H2O2),使其产生羟基自由基(·OH),进行有机物的氧化,羟基自由基具有強的氧化能力,可与大部分的芳香族有机物进行反应,同时亚铁离子氧化成铁离子(Fe3+),(铁离子有混凝作用也可去除部分有机物)铁离子又会与双氧水反应,并还原成亚铁离子(Fe2+).
反应机理:H2O2与Fe2+反应分解生成羟基自由基(·OH)和氢氧根离子(OH-),并引发连锁反应从而产生更多的其它自由基,然后利用这些自由基进攻有机质分子,从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化为CO2、H2O等无机质(Fenton试剂在废水处理中主要用于去除COD、色度和泡沫等)。
Fe2++ H2O2→ · OH + OH-+ Fe3+
Fe3++ H2O2→ Fe2++ ·HO2+ H+
9.影响Fenton试剂氧化能力的因素:
①催化剂种类及投加方式,Fe2+(Fe3+、铁粉、铁屑)、 Fe2+/TiO2/Cu2+/Mn2+/Ag+、活性炭等均有一定的催化能力,FeS04·7H20最常用。
②过氧化氢浓度及投加方式,均匀分批投加。
③反应温度(芬顿试剂的反应速率随温度上升而增加,但是温度高于40℃~50℃之后,会加速分解为O2和H2O,因此多控制在20℃~40℃中发生)。
④溶液的pH值, pH 2-4为Fenton反应的最佳范围。
⑤反应时间。
10.类Fenton试剂:改性-Fenton试剂、光-Fenton试剂、电-Fenton试剂、配体-Fenton试剂等。Fe(Ⅲ)盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物(如赤铁矿、针铁矿等)同样可使H2O2催化分解产生·OH,达到降解有机物的目的,以这类催化剂组成的Fenton试剂,称为类Fenton试剂(改性Fenton试剂,因其铁的来源较为广泛)。
由于Fenton法处理废水所需时间长,使用的试剂量多,而且过量的Fe2+将增大处理后废水中的COD并产生二次污染。近年来,人们将紫外光、可见光等引入Fenton体系并研究采用其它过渡金属替代Fe2+,这些方法可显著增Fenton试剂对有机物的氧化降解能力,并可减少Fenton试剂的用量,降低处理成本被统称为类Fenton反应。
11.增强fenton反应活性的方法:
①加入草酸盐和柠檬酸;
②与其他处理方法联用,如生物法、混凝法;
③加入络合剂,如EDTA等;
④Mn2+、Co3+。(混凝沉降法、活性炭法、生物法、UV)
Fenton试剂在废水处理中的应用:处理染料废水;处理含氯酚废水;处理垃圾填埋渗滤液;处理制药废水。
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