臭氧氧化法
实验-臭氧氧化法处理有机废水
实验一臭氧氧化法处理有机废水一实验目的1、了解臭氧发生器的基本结构、原理、操作方法、观察电压和空气流量对臭氧产率的影响。
2、通过臭氧氧化法处理：印染废水、有机含酚废水、生活污水的脱色、除臭、消毒、降解COD、降酚等实验，掌握臭氧氧化法处理工业废水的基本过程、方法和特点。
二实验理论基础与方法要点臭氧是一种强氧化剂，它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。
臭氧在污水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有机物。
臭氧在水溶液中的强烈氧化作用，不是O本身引起的，而主要是由臭氧在3基引起的。
很多有机物都容易与臭氧发生反应。
水中分解的中间产物OH基及HO2例如臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用；还有强烈的杀菌、消毒作用。
臭氧氧化的优点：（1）臭氧能氧化其它化学氧化，生物氧化不易处理的污染物，对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果（2）污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解，不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧（3）制备臭氧利用空气作原料，操作简便。
工业上采用高压(1.5—3万伏)高频放电制取臭氧，通常制得的是含1—4%臭氧的混合气体，称为臭氧化气。
三实验装置器材与药品设备与器材：（1）臭氧发生器 1台（2）臭氧氧化反应器 1套，如无现成的需自行安装代替500mL锥形瓶3个，与锥形瓶配套的橡皮塞3个（3）医用乳胶管，与乳胶管配套的玻璃管（4）气体转子流量计 1个（5）酸滴管（50mL） 1个（6）气体吸收瓶(如无现成的，可用锥形瓶代替) 500mL锥形瓶2个（7）量筒100mL 1个（8）洗气瓶1000mL 2个材料药品：（1）配制含酚废水，含酚浓度50—100mg/L，供除酚实验用。
（2）配制印染废水，含染料10—20mg/L ，供脱色用(亚甲蓝)（3）2% KI 溶液：称取20克分析纯碘化钾溶于1升新煮沸并冷却的蒸馏水中，贮于棕色瓶中。
水处理高级氧化技术
（4）各种常用消毒剂的效果按以下顺序排列： O3>ClO2>HOCl>OCl->NHCl2>NH2Cl
高级氧化技术特点：
1）反应过程中产生大量氢氧自由基·OH。 2）反应速度快,多数有机物在此过程中的氧
化速率常数可达106 ～109 L/(mol.s)。 3）适用范围广,较高的氧化电位使得·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,由于·OH的电子亲和能为569. 3 kJ ,可 将饱和烃中的H原子拉出来，形成有机物的自身氧化,从 而使有机物得以降解，这是各类氧化剂单独使用时所不 能做到的；
电化学氧化法ຫໍສະໝຸດ 湿式空气氧化法湿式氧化法
湿式空气催化氧化法
超临界水氧化法
光催化氧化法
超声波氧化
一、臭氧概述
臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺 激性气味的浅蓝色气体。臭氧具有极强的氧化性 能，在碱性溶液中拥有2.07V的氧化电位，其氧 化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧 的强氧化性，且在水中可短时间内自行分解，没 有二次污染，是理想的绿色氧化药剂。
（2）直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和 DNA，RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导 致细菌死亡。
（3）透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的 脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变 而溶解死亡。
表1 臭氧消毒的优缺点
优点
缺点
消毒速度快、效果好 造价高，费用比氯贵
臭氧-过氧化氢高级氧化法处理染色废水
Science &Technology Vision 科技视界0前言目前的印染废水处理技术中,混凝法只适于除去疏水性物质,而且产生的大量的化学污泥难以处理;吸附法与膜分离法因分别用到了活性炭和生物膜,因而投资造价高,且存在着再生性差的缺点;光催化氧化虽处理效率高,但技术尚未成熟,仍未能大规模应用。
因而,开发一种经济、高效的处理技术才能从根本上解决印染废水的处理问题。
臭氧氧化作为一种高级氧化技术,已被广泛应用于饮用水处理[1]。
臭氧氧化法的应用十分广泛,它在杀菌、消毒、脱色、除臭、氧化难降解有机物与改善絮凝效果方面有明显的优势。
由于臭氧不残留或产生二次污染物,所以在食品、制药、供水等行业得到广泛应用[2]。
1反应机理废水中的染料发色是由于存在着发色基团,如偶氮基—N=N—,羧基>C=O ,乙烯基>C=C<,硝酸基—NO=C ,氧化偶氮基—N=NO—等,这些基团中均含不饱和键,O 3通过产生的活泼的羟基自由基与有机物反应,将不饱和键断开,使染料氧化成分子质量较小的有机酸、醛类,从而失去发色能力,达到脱色和降解有机物的目的。
1.1臭氧与过氧化氢反应机理现在一般认为H 2O 2和O 3反应是O 3分子与OH -反应生成HO 2-以及H 2O 2部分离解引起,反应如下[3]:O 3+OH -→HO 2-+O 2H 2O 2+H 2O→HO 2-+H 3O +上述反应生成的HO 2-是自由基OH ·产生的诱发剂:O 3+HO 2-→OH ·+O 2-+O 2自由基OH ·一旦产生,就发生如下链反应:O 3+OH ·→HO 2-+O 2O 3+O 2-→O 3-+O 2O 3-+H 2O→OH ·+OH -+O 2链的终止反应为:OH ·+HO 2·→H 2O+O 21.2过氧化氢与羟基氧化铁反应机理Joonseon Jeong 等人通过实验,提出了过氧化氢与羟基氧化铁反应使染料脱色的机理[4]:反应1中,H 2O 2与FeOOH 反应生成还原态的FeOOH 表面,是过氧化氢分解的速度控制步骤。
臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水
臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水臭氧氧化法深度处理印染废水生化处理出水在印染工业中，印染废水的产生是一项严重的环境问题。
大量的印染废水中含有大量的有机物、色素、酸碱物质等有害物质，对环境产生严重的污染。
因此，如何有效地处理印染废水成为了一项重要的任务。
传统的印染废水处理采用生化处理工艺，通过利用微生物将有机污染物分解为无机物，但这种方法存在一些问题，例如处理时间长、容易受到抗生物质的干扰等。
臭氧氧化法作为一种新型的废水处理技术，可以提供一种快速高效的方式来处理印染废水。
臭氧氧化法是通过臭氧气体的强氧化作用，将有机污染物降解为无机物。
其工作原理是在臭氧的作用下，有机污染物中的双键、三键等易被氧化的结构被破坏，产生氧化物质和较低的分子量有机化合物。
同时，臭氧氧化法还可以破坏有机污染物的分子链，降低其毒性。
臭氧氧化法具有处理效率高、处理时间短、不受抗生物质的干扰等优点。
其处理后的废水中有机物降解程度高，色度低，可以达到环境排放标准。
而且，臭氧氧化法还可以通过调节反应条件，使得处理过程更加稳定，提高其处理效率。
在印染废水处理中，臭氧氧化法可以与生化处理工艺相结合，通过两者的协同作用，达到更好的处理效果。
生化处理是一种微生物氧化有机物的过程，可以将残留的有机物进一步分解为无机物。
而臭氧氧化法可以提前将有机物氧化，降低生化处理的难度，提高处理效率。
综上所述，臭氧氧化法是一种高效、快速的处理印染废水的技术。
通过该技术的应用，可以有效降低废水中有机物和色素的含量，使处理后的废水达到环境排放标准。
在实际应用中，可以结合生化处理工艺，通过两种技术的协同作用，进一步提高废水处理效果。
但是，值得注意的是，臭氧氧化法还存在一些问题，例如臭氧产生和利用成本较高、反应器设备成本较高等，需要进一步的研究来解决这些问题臭氧氧化法是一种常用的印染废水处理技术，其具有高效、快速、可降解有机物和色素的优点，可以使处理后的废水达到环境排放标准。
污水处理中的高效除细菌技术
污水处理中的高效除细菌技术在现代工业与城市化的发展过程中，污水处理成为一项十分重要且紧迫的任务。
污水中含有大量的有机物和微生物，其中细菌是造成水体污染和传播疾病的关键因素之一。
为了高效处理污水，科学家们不断探索和研究新的除菌技术，其中包括物理、化学和生物等多种方法。
本文将重点讨论污水处理中的高效除细菌技术，并介绍一些目前被广泛应用的方法。
一、紫外线消毒法紫外线消毒法是一种常见且广泛应用的污水处理技术，其原理是利用紫外线照射杀死细菌和病毒，从而达到除菌的目的。
该方法具有操作简单、无需添加化学药剂等优点，能够高效去除细菌，特别适用于对水质要求较高的场合。
同时，紫外线消毒也具有显著的经济性和环保性，不会产生二次污染。
然而，紫外线消毒的效果受到光照强度和水质浑浊度的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况优化操作。
二、臭氧氧化法臭氧氧化法是一种通过臭氧的强氧化作用来去除水中有机物和细菌的方法。
臭氧是一种高活性的氧化剂，它能够破坏细菌的细胞结构，从而达到杀菌的效果。
臭氧氧化法不仅能够高效除菌，还能够同时去除水中的有机物、异味和色度，具有多重功能和广泛应用领域。
然而，臭氧氧化法存在着臭氧生成和传递的难题，对设备和操作要求较高，因此需要在实际应用中注意优化参数和操作条件。
三、生物膜法生物膜法是一种通过生物过程来去除水中有机物和细菌的方法。
生物膜法利用特定微生物在固定载体上生长形成膜状结构，这些生物膜能够吸附和降解有机物，并抑制细菌的生长。
生物膜法具有高效除菌和处理效果稳定的优点，广泛应用于废水处理厂和污水处理领域。
同时，生物膜法还可以通过选用适宜的微生物菌种和优化操作条件来提高膜的除菌能力和去除效果。
四、电解法电解法是一种利用电解原理来杀灭细菌的方法。
通过在电极之间加上一定的电压，产生氧化还原反应，从而生成具有消毒作用的活性物质。
电解法具有操作简单、无需添加化学药剂和杀灭效果明显等优点。
然而，电解法在实际应用中存在电能消耗较大和设备占地面积较大的缺点，需要在成本和效益之间进行权衡。
高级氧化技术臭氧研究
H2S 富马酸
CL苯酚
3×109 ~105 ＞104 ~103
NH3 硝基苯 HOCN 乙酸
~5 0.09 ＜10-2 ＜3×10-3
随着人们不断深入研究臭氧的氧化机理，初步总结出臭氧对各类有机物的 臭氧化反应速率的氧化顺序：链烷基＜醛＜醇＜多环芳香烃＜酚＜胺＜链烯烃。
有机物中存在推电子基团会加快臭氧化反应速率，若存在吸电子基团就会 减弱臭氧对有机物的反应活性。
（3）臭氧降解有机物上机理体系还没完全形 成，我们还有很大空间改进。
谢谢观看
HO
•2+
O3
→
O
• 3
+
HO
• 2
HO
• 2
+
OH-→
O
• 2
+H2O
O3 +
O
• 2
→
O
• 3
+O2
O
• 3
+
H2O→
O
• 3
+O2+
OH-
O
• 3
+OH• →
O
• 2
+HO2
O
• 3
+ OH•
→
O3
+OH-
OH•+ O3
→
HO
• 2
+O2
臭氧技术在水处理中应用简介
臭氧技术缺点有： （1） 臭氧技术的操作费用比较高。
成
HO
• 2
和
O
• 2
;
b 水中的杂质M会引发臭氧
分解从而产生另一些自由
基(·OH、O
• 3
、HO
• 3
臭氧氧化,高级氧化法
高级氧化法的特性及其应用摘要：介绍了一种新型化学氧化法?高级氧化法(AOP)定义及氧化机理，它具有氧化能力强、反应无选择性、氧化彻底等独特的优点，并已在国外有实际应用。
关键词：高级氧化法难降解有机物 AOP法 THMs目前水质污染的主要矛盾已从耗氧物质和生物污染转化为化学物质污染，因此美国国家研究委员会(NRC)在制定21世纪优先研究领域时把《环境中的化学品》列为今后20年应加以资助的六个重点领域之一。
我国从2000年1月1日起执行新的地表水环境质量标准(GHZB1—1999)，其中控制地表水I、II、III类水域有机化合物为目的的特定项目有40项。
目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势。
然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性氧化等缺点，难以满足要求。
1987年Glaze等人提出了高级氧化法(A dvanced oxidation processes，简称AOP)，它克服了普通氧化法存在的问题，并以其独特的优点愈来愈引起重视。
1 氧化有机物的机理Glaze等人将水处理过程中以羟基自由基作为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，用于水处理则称为AOP法。
典型的均相AOPs过程有O3/UV、O3/H2O2、UV/ H2O2、H2O2/Fe2+(Fenton试剂)等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种AOPs过程，另外某些光催化氧化也是一个AOPs过程[1]。
高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应[2]，反应中生成的有机自由基可以继续参加·OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O，从而达到了氧化分解有机物的目的。
AOP法的特点 2.1 氧化能力强表1为各种氧化剂的氧化电位，可见羟基自由基是一种极强的化学氧化剂，它的氧化电位比普通氧化剂(如臭氧、氯气、过氧化氢)高得多，这意味着·OH的氧化能力要大大高于普通化学氧化剂。
臭氧氧化法技术在废水处理中的运用
臭氧氧化法技术在废水处理中的运用摘要：本文重点阐述了臭氧氧化法技术在处理城市废水中的运用，并分析臭氧氧化法技术的工作原理及其现状与发展趋势。
关键词：臭氧；氧化法技术；废水处理；运用一、臭氧氧化法技术臭氧氧化法技术，就是通过臭氧氧化与各种水处理技术组合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基的氧化技术。
它可以产生非常活跃的羟基自由基oh并诱发链式反应：由于具有很高的氧化还原电位。
羟基自由基无选择性地与水中有机污染物作用，将其矿化：它可与大多数有机物反应，反应条件要求不高，一般在常温常压下即可进行。
在以提高oh生成量和生成速度为主要研究内容的方法的基础上，臭氧高级氧化技术得到了长足的发展，如紫外催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。
1．紫外催化臭氧法用03/uv水处理法始于70年代，主要针对有毒有害且无法生物降解的有机污染物的处理。
80年代以来，研究范围扩大到饮用水的深度处理。
03/uv法的氧化能力和反应速度都远远超过单独使用uv 或臭氧所能达到的效果。
目前对03/uv氧化机理有很多研究，一般认为03/uv中的氧化反应为自由基型反应即液相臭氧在紫外光辐射下会分解产生oh·自由基。
在不同ph值条件下，用03/uv、o3、uv分别氧化酚类化合物。
结果表明：在酸性条件下，臭氧是主要的氧化剂，中性及碱性时氧化是按自sh基反应模式进行，酚及t0c的去除率随dh值升高而升高。
研究表明，自来水中苯、甲苯、乙苯在用0duv氧化lh后浓度均降至检测限以下．三氯甲烷、四氯化碳经2h处理后去除率达90％以上，自来水中169种有机物经2h处理后去除率达65％以上，致突变实验证明水质由强阳性转为偏阴性。
虽然ocuv水处理法的建设投资大、运行费用高，但其在饮用水深度处理和难降解有机废水的处理中具有良好的应用前景。
2．活性炭／臭氧臭氧／活性炭协同降解有机污染物处理技术近年得到了长足的发展。
活性炭在反应中，可如同碱性溶液中的oh一作用一样，能引发臭氧链反应。
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高级氧化过程(Advanced Oxidation Progresses，AOPs)定
义为在水处理过程中以羟基自由基HO· 为主要氧化剂
的氧化过程。
高级氧化过程的特点： 氧化能力强 选择性小，反应速度快 氧化彻底，处理效率高
第二节 化学氧化法
(一) Fenton氧化法基本原理
第二节 化学氧化法
第二阶段：完全氧化阶段
CNO-的毒性只有HCN的千分之一，为保证水
体安全，增加药剂投加量，完全破坏C-N键。 2CNO- + OCl3、工艺流程
氧化剂 碱 酸 氧化剂
CO2↑+N2↑+3Cl- + CO32-
废水
集水池
第一反应池
第二反应池
排水
第二节 化学氧化法
4、控制条件
第一阶段：pH＝10～11，反应时间10-15min，
反应：3O2 = 2O3-69kcal 具体反应：
O2 + e 2 O +e O2 + O O3 3O O3 O3 + e O2+O+e
第二节 化学氧化法
(四) 臭氧发生器
类型：板式： 立板式、卧板式 管式： 立管式、卧管式 卧管式臭氧发生器的组成： 净化系统： 过滤器、干燥器 发生单元： 电极为不锈钢 介电体为玻璃管 电器部分： 可调变压器
第二节 化学氧化法
(二) 影响氧化反应的因素
（1）pH值: 最佳pH为3，
（2）Fe2+的浓度: H2O2: Fe2+=10:1 （3）H2O2的投加量和投加方式:
(三) 应用
废水脱色
难降解有机物的氧化
(四) 问题 成本高，需要现场制备
第二节 化学氧化法
四、湿式空气氧化法（Wet Air Oxidation） （一）湿式空气氧化
Cl2 + H2O NaOCl
HOCl + HCl Na+ + OCl-
第二节 化学氧化法
第一阶段：局部氧化阶段
CN- + OCl- + H2O
CNCl+2OH-
CNCl+2OH-
①
②
CNO- + Cl- + H2O
注: 反应①速度快，与pH无关,中间产物CNCl在酸性 介质中较稳定，易挥发，其毒性和HCN相当。 反应②pH越高，反应速度越快。pH﹤9.5反应不完全； pH10-11反应10-15min即可完成。
如 ClO-、MnO4-、Cr2O7-、Fe3+等。 ③新生态O原子
第二节 化学氧化法
一、氯化处理 (一) 应用 给水处理 废水处理
(二) 常用药剂
液氯、漂白粉、次氯酸钠，二氧化氯等。
(三) 氯氧化处理含氰废水
1、废水来源 电镀、炼焦和一些化工厂。
第二节 化学氧化法
2、基本原理
氯氧化剂在水中的存在状态： 2Ca OCl + 2H2O Cl 2 HOCl + Ca(OH)2 +CaCl2
第二节 化学氧化法
(五) 臭氧氧化法的优缺点
优点： 1 、氧化能力强，对除臭、脱色、杀菌、去除有机 物和无机物都有显著的效果；
2 、处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染；
3、制备臭氧用的空气和电不必存贮和运输，操作管 理也较为简便；
4、处理过程中一般不产生污泥。
缺点： 造价高；成本高。
第二节 化学氧化法
(4) 催化剂：可降低反应物的活化能，提高反应速度。
(5) 溶液的pH值：影响反应速度。 ① pH值(H+、OH-)影响着物质的存在形态。 ② H+参与反应，[H+]影响反应速度的快慢。
第二节 化学氧化法
化学氧化剂
①活泼非金属中性分子
如 Cl2、O2、O3、H2O2、ClO2等。
②含氧酸根及高价金属离子
第二节 化学氧化法
(二) O3氧化机理 A、夺取氢原子，并使链烃羰基化，生成醛、 酮、醇或酸；芳香化合物先被氧化为酚，再氧化 为酸。 B、打开双键，发生加成反应。 C、氧原子进入芳香环发生取代反应。
第二节 化学氧化法
(三) 臭氧的制备方法 化学法、电解法、紫外光法、无声放电法。 无声放电法：臭氧产生的原理如图。 电极间距1-3mm，电压5000-30000V。
二、氧化还原法的类型 ①化学氧化法： 氯化法、臭氧氧化法、空气氧化法 ②化学还原法 ③电解法
第一节 概述
三、方法选择原则
处理效果好，反应产物无毒、无害。
处理费用合理，所需药剂易得。
操作简单。
第一节 概述
四、氧化还原法的作用
Байду номын сангаас
改变污染物存在状态，变为无毒或微毒物质。
降低废水的COD和BOD。
改变污染物的可生化性。
消毒、除臭、脱色等。
第一节 概述
五、有机物的氧化和还原
加氧或去氢的反应称为氧化；
有机物与强氧化剂相作用生成CO2、H2O等
的反应判定为氧化反应；
加氢或去氧的反应称为还原。
第一节 概述
六、影响氧化还原反应的因素
(1) 物质的本性：一般活化能越高，反应速度就慢。 (2) 反应物浓度：反应物浓度越高，反应速度越快。 (3) 反应温度：反应温度越高，反应速度加快。
Fenton试剂： H2O2(氧化剂)+ Fe2+(催化剂) H2O2在Fe2+的作用下，可分解产生氧化能力很强的 游离基HO· ，反应过程： Fe2++ H2O2 Fe3++ OH- + HO· HO· + H2O2 HO2· + H2 O HO2· + H2 O 2 O2+ H2O+HO· Fe2++ HO· Fe3++ OHFe3++ H2O2 Fe2++ HO2- + H+ HO· 可从有机物分子上抽出H原子或加成到双键上， 形成有机游离基，最终形成含羟基过氧化物，
CN-：Cl2= 1：2.7
第二阶段：在pH =8～8.5时，反应时间30min，
CN-：Cl2= 1：4.1
第二节 化学氧化法
二、臭氧氧化法
(一)臭氧的性质
O3 是氧的同素异构体，在常温常压下为有鱼腥味的淡 紫色气体。
O3不稳定，在水中分解为O2。pH值越高，分解越快。
O3在水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍。 O3在酸性溶液中，E0=2.07V，仅次于氟(2.87V)。 O3在碱性溶液中，E0=1.24V，略低于氯(1.36V)。
第9章
氧化还原
Oxidation-reduction Processes
第一节 概述
一、氧化还原法
氧化还原：
氧化还原反应的实质是发生电子的转移。
氧化还原法：将废水中呈溶解状态的无机物
和有机物，通过化学反应被氧化或还原为微毒、 无毒的物质，或者转化成容易与水分离的形态， 从而达到处理的目的。
第一节 概述