環(huán)境工程技術(shù)與應(yīng)用課件：第02章 化學(xué)氧化3-二氧化氯氧化

1、3.3.1 二氧化氯的強(qiáng)氧化性3.3.2 二氧化氯在水處理中的應(yīng)用3.3.3 二氧化氯氧化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用200910123.3 二氧化氯氧化3.3.1 二氧化氯的強(qiáng)氧化性(1) 二氧化氯在水中分解C1O2 + H2O = HClO3 + HCl (1-26)C1O2 = C12 + O2 (1-27)C12 + H20 = HCl + HClO (1-28)HCIO = C12 + H2O (1-29)HClO2 + C12 + H2O = HClO3 + HCI (1-30)二氧化氯遇水迅速分解，生成多種強(qiáng)氧化劑: HClO3、HClO、C12、H2O2等，并能產(chǎn)生多種氧化能力極強(qiáng)的活性基團(tuán)

2、(即自由基)。(2) 二氧化氯對(duì)有機(jī)物氧化降解過(guò)程二氧化氯在水中分解后產(chǎn)生的自由基，能激發(fā)有機(jī)物分子中活潑氫，通過(guò)脫氫反應(yīng)生成R自由基，成為進(jìn)一步氧化的誘發(fā)劑；羥基取代反應(yīng)將芳烴上的-SO3H、-NO2等基團(tuán)取代下來(lái)，生成不穩(wěn)定的羥基取代中間體，此羥基取代中間體易于發(fā)生開(kāi)環(huán)裂解，開(kāi)環(huán)后不斷降解，直至完全分解為無(wú)機(jī)物； 對(duì)色素中的某些基團(tuán)有取代作用，對(duì)色素分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵有加成作用。 (3) 有機(jī)物氧化降解三個(gè)階段1) 反應(yīng)階段初期：首先出現(xiàn)苯環(huán)的羥基化合物、鄰苯二酚、對(duì)苯二酚、對(duì)苯醌；2) 第二階段：出現(xiàn)的產(chǎn)物是苯環(huán)結(jié)構(gòu)破壞后的二元酸，開(kāi)始以順丁烯二酸為主，濃度較高，隨著氧化逐漸深入，碳鏈繼續(xù)

3、斷開(kāi)，生成小分子羧酸，如草酸和甲酸等；3) 第三階段：為深度氧化階段，中間產(chǎn)物銳減，產(chǎn)物以二氧化碳為主。即有機(jī)物結(jié)構(gòu)降解的趨勢(shì)為：苯環(huán)類(lèi)有機(jī)物 + 苯環(huán)烴基化 開(kāi)環(huán)生成羧酸 二氧化碳。(4)二氧化氯對(duì)芳烴化合物氧化能力1. 當(dāng)苯環(huán)上有給電子基團(tuán)時(shí)，氧化降解效果好；2. 當(dāng)苯環(huán)上是吸電子基團(tuán)時(shí)，氧化降解效果稍差；3. 難易程度依次為：羥基、甲氧基、胺基、硝基、氯代基；4. 對(duì)含苯環(huán)的化合物有較好的降解解毒性能，但不易使有機(jī)物完全礦化，有中間產(chǎn)物生成，使COD的去除率不是太高，但氧化出水的可生化性大大提高。3.3.2 二氧化氯在水處理中的應(yīng)用（1）水的消毒（2）對(duì)水中THM的控制（3）殺菌滅澡性能

4、（1）水的消毒二氧化氯是目前使用的消毒劑中最理想的殺菌消毒劑之一, 國(guó)外稱(chēng)之為第四代消毒劑。它具有殺菌廣譜、有效濃度低、作用速度快、無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、使用安全等優(yōu)點(diǎn), 廣泛作為殺菌消毒劑、防臭防霉劑、食品保鮮劑、水質(zhì)凈化劑使用。二氧化氯殺菌原理：二氧化氯與微生物接觸時(shí)，能釋放出新生態(tài)氧及次氯酸分子, 是一種特強(qiáng)氧化劑。通過(guò)微生物膜到內(nèi)部, 使蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化分解, 破壞微生物的酶系統(tǒng)達(dá)到抑制生長(zhǎng)和殺滅細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)等。而且, 二氧化氯對(duì)高等動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本無(wú)影響。此外, 其殘留生成物為水、氯化鈉和微量二氧化碳、有機(jī)糖等無(wú)毒物質(zhì)。因此,作為一種殺菌消毒劑，二氧化氯的性能明顯地優(yōu)于一般的含氯

5、制劑。2）對(duì)水中THM的來(lái)源與控制 THMsTHMs為三鹵甲烷類(lèi)，是致癌物，是氯氣對(duì)水消毒為三鹵甲烷類(lèi)，是致癌物，是氯氣對(duì)水消毒過(guò)程中形成的有機(jī)衍生物。其形成原因是氯氣與過(guò)程中形成的有機(jī)衍生物。其形成原因是氯氣與THMTHM的前體（水中有機(jī)物），發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成鹵的前體（水中有機(jī)物），發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成鹵代化合物代化合物THMsTHMs。二氧化氯消毒，不會(huì)產(chǎn)生氯化反應(yīng)，。二氧化氯消毒，不會(huì)產(chǎn)生氯化反應(yīng)，甚至可使甚至可使THMTHM的前驅(qū)物分解，從而保持水中的前驅(qū)物分解，從而保持水中THMTHM的濃度的濃度處于最低。處于最低。飲用水水質(zhì)面臨的一些問(wèn)題：飲用水水質(zhì)面臨的一些問(wèn)題：（a）不

6、斷出現(xiàn)新的病原微生物因子；）不斷出現(xiàn)新的病原微生物因子；（b）化學(xué)成分?jǐn)?shù)量的急劇增加。）化學(xué)成分?jǐn)?shù)量的急劇增加。19771977年報(bào)導(dǎo)：年報(bào)導(dǎo)：19701970年以前，有年以前，有100100多種有機(jī)物在水中被檢測(cè)出多種有機(jī)物在水中被檢測(cè)出來(lái)；來(lái)；19751975年末，數(shù)目超過(guò)年末，數(shù)目超過(guò)15001500種，其中有種，其中有400400500500種在世界范種在世界范圍內(nèi)的水中被檢出過(guò)。圍內(nèi)的水中被檢出過(guò)。JAWWAJAWWA，6969：News63(1977)News63(1977)。19811981年報(bào)導(dǎo)：世界范圍內(nèi)的調(diào)查結(jié)果，堅(jiān)定了年報(bào)導(dǎo)：世界范圍內(nèi)的調(diào)查結(jié)果，堅(jiān)定了22212221種

7、合成有機(jī)種合成有機(jī)物，有物，有765765種在飲用水中。其中種在飲用水中。其中2020中為公認(rèn)的致癌物，中為公認(rèn)的致癌物，2323種為種為可疑的致癌物，可疑的致癌物，1818種為癌的促進(jìn)劑，種為癌的促進(jìn)劑，5656種為誘變劑。種為誘變劑。JAWWAJAWWA，73:370(1981)73:370(1981)。（3）殺滅水中澡類(lèi) 循環(huán)冷卻水的處理，要求具有殺菌、滅藻、緩蝕、阻垢等作用7070年代歐美已普遍采用二氧化氯處理飲用水。二氧化年代歐美已普遍采用二氧化氯處理飲用水。二氧化氯在冷卻水處理中的應(yīng)用也只是氯在冷卻水處理中的應(yīng)用也只是7070年代中期才開(kāi)始年代中期才開(kāi)始, , 近十年來(lái)二氧化氯在冷

8、卻水微生物控制方面的應(yīng)用報(bào)近十年來(lái)二氧化氯在冷卻水微生物控制方面的應(yīng)用報(bào)道較多道較多, ,用二氧化氯來(lái)代替氯進(jìn)行殺菌滅藻處理用二氧化氯來(lái)代替氯進(jìn)行殺菌滅藻處理, ,能大能大大改善冷卻水系統(tǒng)粘泥沉積和腐蝕控制。大改善冷卻水系統(tǒng)粘泥沉積和腐蝕控制。3.3.3 二氧化氯氧化的工業(yè)應(yīng)用 二氧化氯在印染廢水脫色和處理醫(yī)院廢水時(shí)，具有良好的效果 （1）印染廢水處理印染廢水及其特點(diǎn)：（注意與染化廢水的區(qū)別） 色度大，成分復(fù)雜：含有染料、漿料、助劑、纖維、果膠、無(wú)機(jī)鹽等；染料成分和種類(lèi)多，處理方法的難度較大。 染料種類(lèi)：直接染料、酸性染料、活性染料、還原染料、分散染料、陽(yáng)離子染料，硫化燃料等。(偶氮類(lèi)) 廢水 格柵 混凝沉淀 混凝劑 ClO2氧化 ClO2發(fā)生器 污泥濃縮 沉淀池排放調(diào)節(jié)池 壓濾機(jī)上清液上清液 干污泥處置根據(jù)某印染廠(chǎng)廢水的實(shí)際廢水特性，