《氧化还原》PPT课件

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1、第十三章氧化还原13.1氧化剂13.2高级氧化13.3高锰酸钾及其复合盐的氧化13.4其它氧化方法第十三章氧化还原13.1氧化剂氧化剂是一种能氧化其他物质而本身被还原的物质。非金属单质氧化剂:如F2、O2、Cl2、Br2、I2、N2、S等;金属的阳离子氧化剂:如Fe3+、Ag+、Cu2+等;弱氧化性酸:如盐酸、稀硫酸等;强氧化性酸:如浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、KNO3、Na2O2、MnO2等。既可做氧化剂又可做还原剂:例如,Na2O2、H2O2、

2、S、SO2等,但它们以一种性质为主,Na2O2、H2O2、S主要做氧化剂;Fe2+、SO2主要做还原剂。第十三章氧化还原13.2高级氧化13.2.1臭氧氧化法1.臭氧的主要物理化学特性臭氧的相对密度为氧的1.5倍,在水中的溶解度比氧气大10倍,比空气大25倍。臭氧在空气中会慢慢地连续自行分解成氧气,其反应式为(13-1)由于分解时放出大量热量,故当其浓度在25%以上时,很容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧浓度不超过10%,因此不会发生爆炸。臭氧在水中的分解速度比在空气中快得多,所以臭氧不易储存,需

3、边产边用。第十三章氧化还原第十三章氧化还原2.臭氧的制备生产臭氧的方法大致有:无声放电法、放射法、紫外线法,等离子射流法和电解法等。工业上最常见的是无声放电法。3.臭氧氧化在水处理中的应用1).氧化无机物臭氧能将水中的二价铁、锰氧化成三价铁及高价锰,使溶解性的铁、锰变成固态物质,以便通过沉淀和过滤除去。臭氧消毒系统第十三章氧化还原2).氧化有机物臭氧能够氧化许多有机物,如蛋白质、氨基酸、有机胺、链型不饱和化合物、芳香族、木质素、腐殖质等,目前在水处理中,采用CODCr和BOD5作为测定这些有机物

4、的指标,臭氧在氧化这些有机物的过程中,将生成一系列中间产物,这些中间产物的CODCr和BOD5值有的比原反应物更高。第十三章氧化还原3).消毒臭氧是非常有效的消毒剂。各种常用消毒剂的效果按以下顺序排列:O3>ClO2>HOCl>OCl->NHCl2>NH2Cl臭氧杀菌效果好、速度快,而且对消灭病毒也很有效。臭氧消毒的效果主要决定于接触设备出口处的剩余量和接触时间,其受pH值、水温及水中氨量的影响较小。但也有一定的选择性,如绿霉菌、青霉菌之类对臭氧具有抗药性,需较长时间才能杀死它们。4.臭氧氧化工

5、艺的应用臭氧可以用来对汽车制造厂综合废水(一级处理后的出水)进行深度处理,且处理效果明显;臭氧对印染废水的CODCr值去除率不高,而对色度的去除效果显著,与传统的氯气氧化、吸附、混凝等脱色方法相比,用臭氧脱色有着脱色程度高、无二次污染等优点。第十三章氧化还原13.2.2过氧化氢氧化法1.过氧化氢的主要物理化学特性纯过氧化氢是淡蓝色粘稠液体,熔点-0.43℃,沸点150.2℃。在0℃时液体的密度是1.4649g/min,它的物理性质和水相似,它有较高的介电常数。所以,不论纯过氧化氢或是它的水溶液都

6、是一些盐的离子化溶剂。过氧化氢可以任何比例与水混溶,过氧化氢也溶解在包括醇、醚、酯等有机溶剂中。2.过氧化氢的制备从1945年起,利用有机物的自动氧化过程,使氧气还原成过氧化氢。在工业生产上有两种方法:异丙醇法和蒽醌法。第十三章氧化还原3.过氧化氢在水处理中的应用1).Fenton试剂Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合,该试剂作为强氧化剂的应用已具有一百多年的历史,在精细化工、医药化工、医药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。2).过氧化氢单独氧化①产品稳定,储存时每年活性氧的损失低

7、于1%;②安全,没有腐蚀性,能较容易地处理液体;③与水完全混溶,避免了溶解度的限制或排出泵产生气栓;④无二次污染,能满足环保排放要求;⑤氧化选择性高,特别是在适当条件下选择性更高。第十三章氧化还原4.过氧化氢氧化工艺的工业应用1).淀粉厂废水处理2).含氰废水的处理空气氧化处理含硫废水氧化装置第十三章氧化还原13.2.3二氧化氯氧化法1.二氧化氯的主要物理化学性质二氧化氯是一种黄绿色气体,具有与氯相似的刺激性气味,沸点11℃,凝固点-59℃,极不稳定,在空气中浓度为10%时就有可能爆炸。二氧化氯

8、易溶于水,溶解度约为氯的5倍,在室温4kPa分压下溶解度为2.9g/L。第十三章氧化还原对芳烃类有机物,其降解变化可分为三个阶段:1)反应阶段初期,首先出现苯环的羟基化合物,如邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌;2)第二阶段出现的产物是苯环结构破坏后的二元酸,开始以顺丁烯二酸为主,浓度较高,随着氧化进程逐渐深入,碳链继续断开,生成小分子的羧酸,如草酸和甲酸,并以草酸为主;3)第三阶段为深度氧化阶段,苯环类有机物→苯环烃基化→开环生成羧酸→二氧化碳。对苯酚、邻氯苯酚、苯胺的二氧化氯催化反应出水进行液相色谱

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