水处理I 第三章：水的化学处理ppt课件.ppt

《水处理I 第三章：水的化学处理ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水处理I 第三章：水的化学处理ppt课件.ppt（149页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第三章 污水的化学处理,3.1 化学混凝法 3.2 中和法 3.3 化学沉淀法 3.4 氧化还原法 3.5 电化学法 3.6 消毒,3 1 化学混凝法(Cogulation)去除对象:水中细小的悬浮物和胶体污染物质 混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花；水处理中主要杂质：粘土（50nm-4m）细菌（0.2m-80m）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）腐殖酸,3 1.1 混凝原理（1）胶体结构（双电层结构）A、电位离子层：胶核表面，吸附了一层带同号电 荷的离子；B、反离子层：电位离子层外吸附了电量与电位离 子层总电量相同，而电性相反的离子；吸附层 扩散层,C、

2、滑动面：吸附层与扩散层的交界面；D、胶体的电动电位：指胶粒与扩散层之间的电位差；电动电位 胶体脱稳 凝聚 E、总电位：胶核表面的电位离子与溶液主体之间电位差；,F、胶体粒子的结构式,Fe（OH)3 胶体分散系胶团结构：,(AgI)m,I-,I-,I-,I-,I-,I-,I-,I-,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,AgNO3+KI AgI+KNO3,KI过量,(AgI)m nI-,(n-x)K+x-xK+,胶核,胶粒,胶团,吸附层,扩散层,（2）胶体的稳定性 A 定义：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性;B 分类：动力学稳定性：颗粒布朗运动对抗重力影响的能力；粒

3、子越小，动力学稳定性越强；,聚集稳定性：胶体粒子之间不能相互聚集的特性；静电作用和水化膜的作用阻碍胶体粒子的聚合，胶体的稳定性关键在于聚集稳定性；胶体的电动电位越高，胶体的稳定性越高；,（3）DLVO理论 德加根（Derjaguin）、兰道（Landon）伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）胶体的稳定性和凝聚：可由两胶粒间的相互作用和距离来评价 距离 OA(稳定)静电斥力占优势 距离 OA(凝聚)范德华引力占优势,（4）混凝机理 压缩双电层（加入电解质进行脱稳）电解质加入使胶粒带电荷数 压缩双电层 使扩散层厚度降低降低电动电位稳定性 凝聚 凝聚能力离子价数6,吸附电中和 胶核表面直

4、接吸附带异号电荷的离子、胶粒等来降低电动电位，使胶体脱稳；吸附架桥作用 高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥；,高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；但投加过多，会出现“胶体保护”现象；,网捕作用 金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕；,（5）混凝过程：凝聚和絮凝（Cogulation and Flocculation）凝聚：指使胶体脱稳并聚集为微絮粒（10m）的过程；特点：剧烈搅拌，瞬间完成；絮凝：指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大 的絮体（0.6-1.2mm）的过程。特点：需要一定时间，搅拌从强到弱；,（6）混凝剂和助凝剂 I、混凝剂

5、基本要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉；,分类：无机、有机、微生物类,当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加PAM。应尽量采用较低的浓度。,阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）阴离子聚丙烯酰胺(APAM)淀粉、动物胶、甲壳素微生物絮凝剂,人工 合成有 机 天然,简单无机铝盐：絮粒较轻而疏松、适宜pH：5.5-8、投加量大；聚合铝：絮凝体形成快、比重大、沉降性好、投药量低；简单无机铁盐：絮粒在水中沉淀速度快、适宜pH：5-11、但腐蚀性强，处理后的水带色；聚合铁：用量小、絮凝体沉降性能好、处理后水中铁残留量低、腐蚀性较小；,硫酸铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚

6、合硫酸铝（PAS）三氯化铁硫酸亚铁硫酸铁聚合硫酸铁(PFS)聚合氯化铁(PFC),铝系无机 铁系,电荷密度小且易发生降解而失去活性。,聚丙烯酰胺简称PAM(Polyacrylamide)PAM的分子结构通式为：PAM是线状水溶性高分子，其分子量在300-1800万,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)(Cationic Polyacrylamide)阴离子聚丙烯酰胺（APAM）(Anionic Polyacrylamide),-,+,-,+,土豆、玉米、小麦具有高含量淀粉直链淀粉的絮凝性能高于支链淀粉,淀粉类,甲壳质（壳聚糖-CHITOSAN）从虾壳和蟹壳中提取；,对混凝剂而言，废水处理时（带负电胶体

7、）（1）普通电解质 只有压缩双电层和吸附电中和作用；（2）高分子物质 A、阳离子型（带正电荷）聚合电解质，具有电 中和作用和吸附架桥功能。B、非离子型（不带电荷）或阴离子型（带负电 荷）聚合电解质，只能起吸附架桥作用。,II、助凝剂 酸碱类：调整水的pH值，如石灰、硫酸；加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶等；氧化剂类：破坏干扰混凝的物质（有机物）；如投加Cl2和O3等；,(7)混凝影响因素 水温；无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难；低温水的粘度大，水中杂质颗粒的布朗运动减弱，碰撞 机会减少，不利胶体脱稳凝聚；水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚；,水的pH；无机盐水

8、解造成pH的下降，影响水解产物形态；最佳pH处的混凝效果最好、反应速度最快；,A113O4(OH)24(H2O)127+聚合铝中最佳絮凝成分,水中杂质；水中杂质浓度低，颗粒间碰撞机会减少，混凝效果差；对策：1）加高分子助凝剂；2）加粘土；水力条件 搅拌强度 搅拌时间,（8）混凝动力学-颗粒间的碰撞是混凝的首要条件；I、异向絮凝（Perikinetic Flocculation）由布朗运动造成的碰撞；颗粒的碰撞速率：,II、同向絮凝(Orthokinetic Flocculation)由水力或机械搅拌产生的流体运动造成的碰撞；颗粒的碰撞速率：,III、混凝控制指标 用G来判断混合和絮凝的程度；混

9、合（凝聚）过程：平均G=500-1000s-1 时间T=10-30s；絮凝过程：平均G=10-100s-1；时间T=10-30 min；平均GT=104-105；,3.1.2 混凝工艺一般流程,混凝剂,混凝工艺流程,3.1.3 化学混凝的设备 I、投配设备（1）溶解池：A、作用：完成混凝剂的溶解 B、搅拌装置：机械搅拌 压缩空气搅拌：水泵搅拌：（2）溶液池：用于贮备已溶解好的混凝剂溶液,（3）计量设备:（4）药剂投加设备：,II、混合设备（1）水泵混合：利用水泵叶轮高速旋转混合。（2）隔板式混合:急剧的收缩和扩散,形成涡流,实现充分混合;（3）机械混合：用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌；,

10、III、反应设备（1）隔板反应池,（2）机械搅拌反应池,3.1.4 化学混凝的应用（1）混凝沉淀法处理丝绸印染废水；,（2）混凝沉淀法处理造纸废水,3.2 中和法(Neutralization),3.2.1 概述 I酸碱废水的来源及其危害 酸性废水：化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及 金属酸洗车间 碱性废水：印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂,危害：(1)腐蚀管道(2)毁坏农作物(3)危害渔业生产(4)破坏生物处理系统的正常运行,II中和方法（1）酸性废水的中和方法可分为：、酸性废水与碱性废水互相中和；、药剂中和；、过滤中和；（2）碱性废水的中和方法可分为：、碱性废水与酸性废水互相中和；、药剂

11、中和（加酸）、烟道气中和；,III、中和剂 A、酸性废水中和剂：苏打、苛性钠、石灰、石灰石、白云石等 B、碱性废水中和剂：盐酸、硫酸、酸性废气；,3 2.2 酸碱污水相互中和；（1）酸性或碱性废水需要量 aQ1C1=bQ2C2 式中 Q1酸性废水流量，Lh；C1酸性废水酸的摩尔浓度，molL；Q2碱性废水流量，Lh；C2碱性废水碱的摩尔浓度，molL。a，b分别碱和酸的反应系数；,3 2.3 投药中和法；I.酸性废水的药剂中和处理（1）酸性废水中和剂：石灰、石灰石、大理石、白云 石、碳酸钠、苛性钠、氧化镁等。常用者为石灰。（2）中和反应 H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O 2HN

12、O3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2+2H2O 2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O 2CH2COOH+Ca(OH)2=Ca(CH2COO)2+2 H2O FeCl2+Ca(OH)2=Fe(OH)2+CaCl2 PbCl2+Ca(OH)2=Pb(OH)2+CaCl2,（3）中和剂用量,式中：Ga药剂总消耗量，kg/d；Q酸性废水量，m3/d；C1废水含酸浓度，kg/m3；C2废水中需中和的酸性盐浓度，kg/m3；a1中和1kg酸所需的碱量，kg/kg；a2中和1kg酸性盐所需的碱性药剂量，kg/kg；K不均匀系数；一

13、般为1.05-1.10 中和剂的纯度，%,（4）药剂中和处理工艺流程,中和剂,图3-10 药剂中和处理工艺流程,（5）主要装置 A、投药装置 B、混合反应装置 C、沉淀池 D、沉渣脱水装置,污泥,II、碱性废水的药剂中和处理（1）中和剂 硫酸、盐酸、硝酸等。常用的药剂为工业硫酸，工业废水酸更经济。有条件时，也可以采取向碱性 废水中通入烟道气的办法加以中和。（2）中和反应：2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O 2NH4OH+H2SO4(NH4)2SO4+2H2O 2NaOH+CO2+H2O Na2CO3+2H2O 2NaOH+SO2+H2O Na2SO3+2H2O,3.2.4 过滤中和

14、法 I、定义：酸性废水流过碱性虑料时与滤料进行中和反应 的方法为过滤中和法。II、适用对象：用于酸性废水的中和处理。III、滤料：石灰石、大理石、白云石。IV、类型：普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池、滚筒中和滤池。,（1）普通中和滤池 A、类型：平流式 竖流式:升流、降流 B、设计参数 滤料粒径一般为30-50mm；过滤速度一般不大于5m/h；接触时间不小于10min；滤床厚度一般为1-1.5m；C、适用范围：不适应于中和浓度高的酸性废水,（2）升流式膨胀滤池 A、组成部分：底部进水装置 卵石垫层 滤料层 清水层 出水槽 B、作用过程：,C、设计参数、底部配水装置，当采用大阻力穿孔管布水系统时

15、，孔径为912mm，孔距及孔数根据计算确定。、卵石承托层厚为0.15-0.2m，粒径为20-40mm。、滤料粒径一般采用0.5-3mm。、滤层厚度在运转初期采用lm，每班加料2-4次，最 终换料时一般不小于2m。滤料膨胀率采用50，顶部清水层一般为0.5m。、滤柱总高3m左右，直径不大于2m，至少应设1个 备用柱以备倒床换料。、恒速滤柱的滤速为6070mh，变速滤柱下部滤 速130150mh，上部4060mh。,（3）滚筒式中和滤池,3.3 化学沉淀法(Chemical Sedimentation Methods)3.3.1 基本原理 在一定温度下，难溶化合物MmNn的饱和溶液中，其沉淀溶解平

16、衡可表示为：,令MmNn的溶解度为S（mol/L），则Mn+=mS，Nm-=nS 故Ksp=(mS)m(nS)n,沉淀形成的条件:Mn+mNm-nKsp：溶液为不饱和溶液,沉淀从溶液中析出；,3.3.2 化学沉淀法类型（1）氢氧化物沉淀法 I、基本原理,水在25的离子积：Kw=H+OH-=110-14,金属离子溶解度与pH的关系,Mn+相同时，Ksp，析出氢氧化物沉淀的pH；同一金属离子，Mn+，析出氢氧化物沉淀的 pH;,II、氢氧化物沉淀法处理铅锌冶炼厂废水,第一沉淀池,反应池,第三沉淀池,出,水,图 铅锌冶炼厂废水处理工艺流程,第二沉淀池,石灰、漂白粉,沉渣,9.9-11.0,0.022

17、,0.1,0.09,1.79,0.6,处理后(mg/L),6.4-7.8,0.73-2.20,0.55,1.68-10.23,83.48-2.02,1.06-19.68,处理前(mg/L),pH,CN,As,Cd,Zn,pb,水质取样,pH=9.5-10.5,（2）硫化物沉淀法 I、基本原理 金属硫化物的溶解平衡式为：,以硫化氢为沉淀剂时，硫化氢分两步电离，其 电离方程式如下：,【例题分析】,例:向含镉废水中通入硫化氢气体并达到饱和,调整pH值达8.0，求水中剩余Cd2+浓度。已知：K1=9.110-8，K2=1.2 10-15，Ksp=7.910-27,II、硫化物沉淀法在含汞废水处理中的应

18、用 碱性条件下,投加硫化钠及聚凝剂硫酸亚铁,（3）钡盐沉淀法 A、用途：主要用于处理含六价铬的废水；B、沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等 C、主要反应:(KBaCO3=8.010-9,KBaCrO4=2.310-10),（4）铁氧体法(Ferrite Method)I、铁氧体：具有高的导磁率和高的电阻率;具有一定晶体结构;复合氧化物;是一种重要的磁性介质;组成可表示:BOA2O3，(B代表2价,A代表三价金属)如磁铁矿（FeOFe2O3）就是一种天然的尖晶石型铁氧体。,II、铁氧体沉淀法 指向废水中投加亚铁盐，通过工艺条件控制，使废水中多种重金属离子与铁盐形成稳定铁氧体共沉淀。采用固

19、液分离手段，达到去除重金属离子的目的。,III、工艺过程 A、投加亚铁盐：为了形成铁氧体，需要有足量的Fe2+和 Fe3+。投加亚铁盐(FeSO4)的作用：补充Fe2+；通过氧化，补充Fe3+；如水中含Cr6+，则将其还原为Cr3+，作为形成铁氧体 的原料之一。B、加碱沉淀：pH值控制在8-9时，各种难溶金属氢氧化物 可同时沉淀析出。,C、充氧加热，转化坏淀；,IV、工艺特点：A、优点:能一次脱除废水中的多种金属离子；设备简操作方便；硫酸亚铁的投量范围大，对水质的适应性强；沉渣易分离、易处置(回收利用或贮存)；,、缺点是：不能单独回收有用金属；需要消耗相当多的硫酸亚铁、一定数量的氢氧化钠 及热

20、能，处理成本较高；出水硫酸盐浓度高；,3.4 氧化还原法(Oxidation Reduction)3.4.1 氧化法 I、药剂氧化法（1）氧化剂：a、活泼非金属中性分子，如O2、O3、Cl2 b、含氧酸根阴离子及高价金属离子，ClO-、Fe3+、MnO4-（2）处理对象：a、无机物：CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等离子；b、有机物：酚、醇、醛、油类等；,（3）空气氧化法 定义：就是把空气鼓入废水中，利用空气中的氧气氧化 废水中的污染物；特点：A、降低pH值，有利于空气氧化；强碱性（pH=14）溶液中的半反应为：O2+2H2O+4e=4OH-E0=0.401v 中性和强酸性溶液中半反应为：O

21、2+4H+4e=2H2O 中性（pH=7）E0=0.815v 强酸性（pH=0）E0=1.229v,B、提高温度和氧分压，可以增大电极电位；C、添加催化剂，反应活化能降低，有利于氧化反应进行；,应用 A、地下水除铁、锰：,B、工业废水脱硫：,（4）碱性氯化法（用于CN-的去除）A、氧化剂（ClO-）：次氯酸钠、漂白粉、液氯；B、氧化类型：局部氧化(pH=12-13)CN-+ClO-+H2O CNCl+2OH-(slow)CNCl+2OH-CNO-+Cl-+H2O(fast)完全氧化(pH=6-7)2NaCNO+3HOCl=2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O 2CNCl+2HOCl+H2

22、O=2CO2+N2+4HCl,Example.How much Cl2 must be supplied to oxidize 130mg/lcyanide(CN-)given a flow of 10,000l/d?(a)Consider oxidation to CNO-.(b)Consider complete oxidation to CO2 and N2 Solution Recation 1:CN-+ClO-+H2O CNCl+2OH-Recation 2:CNCl+2OH-CNO-+Cl-+H2O Combine Reactions 1 and 2 to give an over

23、all reaction of CN-to CNO-:(Reaction 1+Reaction 2)CN-+ClO-CNO-+Cl-(Cl2+H2O HOCl+HCl)Cl2=(130/1000)/26=5.0 10-3 mol/l,Finally,for a 10,000l/d flow:Cl2=(5.0 10-3 mol/l 10,000 l/d 71)/1000=3.55 kg/d（b）Consider Recation 3:2CNO-+3HOCl=2CO2+N2+3Cl-+H2O+H+(5.0 10-3 3/2)(10,000 l/d)(71/1000)=5.33 kg Cl2/d a

24、nd total requirement is:Cl2=3.55+5.33=8.88 kg/d,（5）臭氧氧化法(Ozone)臭氧的性质A、氧化能力（如表）B、溶解性：水中溶解度比纯氧高10倍，比空气高25倍C、毒性：对眼及呼吸器官有强烈的刺激作用；D、稳定性：易分解E、腐蚀性：用耐腐材料,各种氧化剂的电极电位,臭氧的制备：无声放电制法 其原理为：O2+e-2O+e-3OO3 O2+O=O3 O3+O2O2 特点：可达到降低 COD,无二次污染；杀菌、增加溶解氧；脱色除臭；处理成本高；,废水处理中的应用印染废水处理：用于脱色发色基团：不饱和的原子团；如：偶氮基、羧基、硝基、亚硝基等；脱色机理：

25、不饱和键的断裂；含氰废水处理：2KCN+3O3 2KCNO+2O2 2KCNO+H2O+3O3 2KHCO3+N2+3O2含酚废水的处理,（6）湿式氧化(WAOWet Air Oxidation)A、定义：在高温（150-350C）和高压(5-20MPa)下，用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮有机 物和还原性无机物的一种方法。,B、作用机理：氧溶解度和传质系数的提高；自由基反应诱导期、增殖期、退化期、结束期 C、应用：各类难生物降解的高浓度有机废水；还原性无机物(CN-、SCN-、S2-),自由基反应：（1）诱导期：RH+O2R+HOO 2RH+O22R+H2O2（2）增殖期：R+O2 ROO

26、 ROO+RH ROOH+R（3）退化期：ROOH RO+HO ROOHRO+R+H2O（4）结束期：R+R RR ROO+R ROOR ROO+ROO ROH+R1COR2+O2,、发展方向：催化湿式氧化（Catalytic Wet Air Oxidation）贵金属、稀土等作催化剂；超临界湿式氧化(Supercritical Wet Oxidation)；Tc=400-600 C Pc=25-40MPa(超临界状态),固体,液体,气体,三相点,647.3K,373K,273.16K,10MPa,0.6MPa,25MPa,超临界流体,水的存在状态图,氯化有机物在超临界水氧化后的分解结果,超临

27、界水与普通水溶解度的对比,、优点：适用范围广；处理效率高；二次污染低；氧化速度快；装置小；可回收能量和有用物料；,II、光化学氧化（1）光氧化的基本原理 光氧化：水溶液中有机物通过直接吸收光而变为激 发态分子或直接与O2作用或裂解成自由基 再与O2作用；AY+hAY*AY*A+Y,A+Y+O2产物 AY*+O2产物（若干步）,光化学氧化系统 A、UV/H2O2 反应机理：脱氢反应：亲电加成 电子转移,RH+OH H2O+R 进一步氧化,+OH,+HCl,OH+RX RX+OH-,B、UV/O3 反应机理：C、UV/O3/H2O2 反应机理：H2O2+H2O2 H3O+HO-2 O3+H2O2

28、OH+HO2+O2 O3+HO-2 OH+O-2+O2 O3+O-2 O-3+O2 O-3+H2O OH+HO-+O2,D、UV/Fenton 氧化法 Fenton试剂：亚铁离子和过氧化氢 H2O2+hv 2OHFe2+hv Fe3+Fe(OH)2+(pH=5.5)Fe(OH)2+Fe2+OHFe2+H2O2 Fe3+OH-+OHFe3+H2O2 Fe2+HO2+H+Organ+OH CO2+H2O+其他产物,（）二氧化钛光催化氧化(非均相体系),Akira Fujishima,作用机理 光催化氧化是在水中加入一定量的半导体催化剂（TiO2或CdS），催化剂在紫外光辐射下产生自由基，氧化有机污

29、染物和无机污染物。,光催化氧化的影响因素 催化剂：N型半导体（TiO2、ZnO、CdS、WO3等）TiO2：金红石型、锐钛型（催化活性高）；颗粒尺寸：粒径 比表面积 活性,锐钛型:四方晶系，每个八面体与周围8个八面体相连接；连接方式：4个共边，4 个共顶角，4个TiO2分子组成一个晶胞。金红石型:四方晶系，每个八面体与周围10个八面体相联 连接方式：2个共边，8个共顶角，2个TiO2分子组成一个晶胞。,光源和光强：光源：只有波长小于390nm的光子才能激发它；光强：低光强：有机物降解速率与光强呈线性关系；高光强：降解速率与光强平方根呈线性关系；pH值：影响有机物的降解；酸性：TiO2表面带正电

30、；碱性：TiO2表面带负电；,外加氧化剂：H2O2、K2S2O8（电子浮获剂）H2O2+e-HO+OH-S2O82-+e-SO42-+SO4-盐 Cl-、HCO3-、CO32-,光催化活性的提高 贵金属的表面沉积：电子从TiO2向金属上扩散，电子在金属上的富集，从而抑制了电子和空穴的复合；,半导体中掺杂影响 对TiO2 进行Cr6+、Cu2+、Fe3+、V4+、Ru3+、Mn2+、Pb2+、W6+等离子的掺杂，将激发光的波长范围扩大到 可见光区促进TiO2微粒光生电子-空穴对的有效分离；,TiO2光敏化 有机染料，叶绿素，腐殖酸，富里酸等都可吸收可见 光作敏化剂，吸附于光催化剂表面，从而扩大激

31、发波长 范围，增加光催化反应的效率；,TiO2与其它半导体复合 能使电荷与空穴有效分离，形成更有效的光催化剂。CdS/TiO2、SnO2/TiO2、WO3/TiO2、TiO2/Fe2O3、TiO2/PbS、CdS/ZnO、SiO2/TiO2,导体,导带,光电催化,废水处理中的应用 有机物降解：卤代芳烃、多环芳烃、硝基芳烃等；无机物：CN-、Cr2O72-、Hg2+、Pb2+、Ag+；饮用水的深度处理：微量难降解有机物的去除；,（）光敏化氧化:,光氧化特点（1）氧化能力强，可有效分解难生物降解的有毒有机物（2）利用光照射可以加强某些氧化剂的氧化能力；（3）通常不产生二次污染；（4）工艺简单，操作

32、方便；（5）投资大，适于小规模深度处理;,3.4.2 药剂还原法（1）常用的还原剂：SO2、硫化钠、硫化氢、硫代硫、铁粉、硫代硫 酸钠、亚硫酸钠、硫酸亚铁、NaBH4或甲醛等。（2）还原法除铬 A、来源：电镀、冶炼、制革、化工等工业废水 B、形式：CrO42-(pH7.6)、Cr2O72-（pH4.2）,C、方法：亚硫酸钠还原 H2Cr2O7+3a2SO3+3H2SO4=2Cr2(SO4)3+3a2SO4+8H2O Cr2(SO4)3+6NaOH=2 Cr(OH)3+3Na2SO4 硫酸亚铁还原 H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O C

33、r2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3+3CaSO4 水合肼还原 4CrO3+3N2H4=4Cr(OH)3+3N2,（3）还原法除汞 金属还原法Hg2+Zn=Hg+Zn2+硼氢化钠还原法（pH=9-12）Hg2+BH4-+2OH-=Hg+3H2+BO2-,3.5 电化学法(电解-Electrolysis)3.5.1概述 电解：电解质溶液在电流作用下，进行电化学反应的过程；阳极：得电子，使阴离子失去电子而被氧化；阴极：失电子，使阳离子得电子而被还原；作用类型：电化学氧化 电化学还原 电解上浮 电解凝聚,(1)法拉第电解定律【例题分析】,例3-1 一台600mm180mm 38mm石

34、墨板为阳极，有10组双电极串联的电解食盐水发生NaOCl装置。阳极的电流密度i为50mA/cm2，如以40%的电流效率计算，则电解装置每昼夜可处理含氰10mg/L的废水多少吨。解：（1）依据法拉第定律，理论上电解产生的Cl2为：,（2）实际Cl2的产量为：17141.7 40%=6856.68g Cl2+2OH-=OCl-+Cl-+H2O（3）实际产生的OCl-的量为：6856.68 51.45/(2 35.45)=4975.69g（4）处理含氰废水的量：2 CN-+5OCl-=CO2+N2+5Cl-+CO32-(2/5)(4975.69/51.45)26=1005.77g 废水含氰为10g/

35、m3，则一昼夜可处理废水1005.77/10=100.6 m3,(2)分解电压 使电解正常进行时所需的最小外加电压；电解槽本身就是某种原电池；原电池的电动势同外加电压的方向相反；分解电压必须大于原电池的电动势（极化）；,极化,浓差极化,化学极化,(3)电解槽的结构形式和极板电路 A、电解槽的结构形式 回流式：翻腾式：B、极板电路 单极性板电路 双极性板电路,3.5.2 电化学氧化法（处理含氰废水）直接氧化：阳极接受电子、相当于氧化剂，氧化水中 污染物；A、CN-+2OH-2e=CNO-+H2O B、CNO-+2 H2O=NH4+CO32-（副反应）C、2CNO-+4OH-6e=N2+2CO2+

36、2H2O 间接氧化：阳极反应产生氧化剂来氧化水中污染物；A、2CI-2e=Cl2 B、CN-+Cl2+2OH-=CNO-+2CI-+H2O C、2CNO-+3Cl2+4OH-=2CO2+N2+6CI-+2H2O,3.5.2 电化学还原法,作用过程：电解槽阴极可以给出电子，相当于还原剂,可使废水中的重金属离子还原出来，沉积 于阴极，加以 回收利用。,电化学还原法处理含铬（VI）废水（1）电极材料：Fe（2）处理对象：CrO42-、Cr2O72-（3）有关反应：,电化学还原除铬有关反应：（a）阳极氧化：Fe Fe2+2e（b）间接还原：Cr2O72-+6 Fe2+14H+=2Cr3+6 Fe3+7

37、H2O CrO42-+3 Fe2+8H+=Cr3+3 Fe3+4H2O（c）阴极直接还原：Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2O CrO42-+8H+3e=Cr3+4H2O（d）沉淀去除：Cr3+3OH-=Cr(OH)3 Fe3+3OH-=Fe(OH)3,3.5.3 电解上浮和电解凝聚（1）电解上浮法：A、定义：废水电解时，由于水的电解氧化，在电极上 会有气体析出。借助于电极上析出的微小气 泡而浮上分离疏水杂质微粒的技术；阳极 4OH-4e=O2+2H2O 阴极 2H+2e=H2,B、作用：去除细小悬浮固体物和油状物；阳极还具有降低BOD和COD、脱色、脱臭、消毒 的能力，阴极还具有

38、沉积重金属离子的能力。C、优点：去除污染物范围广；泥渣量少、工艺简单；设备小等；D、缺点：电耗大；,（2）电解凝聚：A.电极材料：Fe、Al作阳极B.电极反应：Fe Fe2+2e Fe3+(阳极溶出)Al Al3+3e(阳极溶出)Fe3+3OH-Fe(OH)3 Al3+3OH-Al(OH)3 C.作用原理：凝聚和吸附.去除对象：胶态杂质及悬浮杂质、重金属废水,3.消毒3.1 概述 病原体：病原性细菌：伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、结核杆菌；肠道病毒：脊髓灰质炎病毒、肝炎病毒、口蹄疫病毒等；蠕虫卵：蛔虫卵、钩虫卵、蛲虫卵；我国生活饮用水卫生标准要求：细菌总数不超过100个mL；大肠茵群数不超过3

39、个/L；,消毒:杀灭水中病原细菌和其它对人体健康有害微生物;灭菌:杀灭水中的一切微生物;方法 氯及氯化物消毒（液氯/次氯酸钠/漂白粉/二氧化氯）；臭氧消毒；重金属消毒；物理消毒（紫外线、加热）；,3.2 氯消毒（1）氯消毒原理 Cl2+H2O HOCl+HCl HOCl H+OCl-(分布图)消毒机制：HOCl穿透到细菌内部破坏细菌酶系统；消毒效果：pH越低，消毒越好（细菌带负电）；消毒副反应（水中有氨氮）NH3+HOCl NH2Cl+H2O NH2Cl+HOCl NHCl2+H2O NHCl2+HOCl NCl3+H2O,（2）加氯量 加氯量=需氯量+余氯（实验确定）I、需氯量：用于灭活水中

40、微生物；氧化有机物和还原性物质；II、余氯：抑制病原微生物的再度繁殖，确保持续的杀菌能力；余氯在接触30min后不低于0.3mg/L；管网末梢不应低于0.05mg/L；,III、加氯曲线 无微生物、有机物、还原性无机物时，加氯量=余氯 第1区OA段：余氯为零，消毒效果不可靠；第2区AH段：氯与氨反应，有余氯存在，余氯为化合性 余氯（NH2Cl）有一定消毒效果；第3区HB段：仍然是化合性余氯，加氯量增加，氯氨被 氧化成不起消毒作用的化合物，余氯减少；第4区BC段：没有氯消耗，出现游离性余氯，消毒最好；折点加氯：加氯量超过折点需要量；,b1,b2,b4,a2,a3,a4,A,H,B,余 氯 量（m

41、g/L）,加 氯 量（mg/L）,游离性余氯（C12、HClO、ClO-1）,化合性余氯,需 氯 量 曲 线,b需氯量a_余氯量,1,2,3,4,（NH2Cl、NHCl2）,加氯量=余氯+需氯量,b3,O,b1,b2,b4,a2,a3,a4,A,H,B,余 氯 量（mg/L）,加 氯 量（mg/L）,游离性余氯（C12、HClO、ClO-1）,化合性余氯,需 氯 量 曲 线,b需氯量a_余氯量,1,2,3,4,（NH2Cl、NHCl2）,加氯量=余氯+需氯量,b3,O,C,（3）余氯脱除 目的:降低处理水对后续处理系统的危害;降低对受纳水体生物的毒性;方法:二氧化硫脱余氯 SO2+HOCl+H

42、2O=HCl+H2SO4 活性炭脱除余氯；C+Cl2+2 H2O=4HCl+CO2,（4）氯消毒优缺点 优点:具持续的消毒作用；成本低；操作简单，不需要庞大的设备；缺点：有机物含量高会产生有机氯化物；处理出水有氯和氯酚味；,3.6.3 二氧化氯消毒（1）二氧化氯的性质 常温下为一种具刺激性气味的黄氯色气体；极不稳定；气态和液态均易爆炸；易溶于水；（2）二氧化氯的制备 亚氯酸钠和氯制取：Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl 用酸与亚氯酸钠制取：5NaClO2+4HCl4ClO2+5NaCl+2H2O,（3）二氧化氯在水中与某些物质的反应 与无机物反应 2ClO2+5Mn2+6H2O 5M

43、nO2+2Cl-+12H+2ClO2+5Fe(HCO3)2+6H2O 5Fe(OH)3+10CO2+HCl 与有机物反应 有效氧化苯酚,而不形成氯酚;,（4）二氧化氯消毒的特点 对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力；消毒能力比氯强；不会与水中有机物作用生成有机氯化物：ClO2余量能在管网中保持很长的停留时间；ClO2不水解，消毒受pH影响较小；操作管理要求高，成本较高；ClO2对人体血红细胞、神经系统及生殖系统有害；,3.6.4 漂白粉消毒 Ca(OCl)2+2H2O 2HOCl+Ca(OH)2+CaCl23.6.5 次氯酸钠消毒 NaOCl+H2O HOCl+NaOH,3.6.6 臭氧消毒

44、消毒机制仍是氧化作用；不会产生三卤甲烷，杀菌和氧化能力比氯强；出水中增加溶解氧;不能在配水管网中继续保持杀菌能力；设备复杂，投资大，耗电较高；,3.6.8 其它消毒法（1）紫外线消毒：A、作用机理：细菌核酸对紫外线的吸收后发生突变，其 复制、转录受阻碍，从而引起体内蛋白质 和酶的合成障碍；B、消毒效果：260 nm的紫外线杀菌能力最强；C、优点：消毒速度快，效率高；不影响水的物理性质和化学成分；操作简单，便于管理，易于实现自动化；,D、缺点：不能解决消毒后在管网中的再污染问题；电耗高；水中悬浮物妨碍光线透射；（2）加热消毒：细菌蛋白质变性；（3）微电解消毒：氧化剂、电场效应；（4）高锰酸钾消毒

45、：氧化剂（5）重金属离子：凝固细菌蛋白质,3.7 水的软化处理 目的：降低水中Ca2+、Mg2+的含量，防止在管道和设 备中结垢。方法：加热软化：借助加热把碳酸盐硬度转化为溶解度很小的CaCO3和Mg(OH)2沉淀出来；,药剂软化法：借助药剂把水中Ca2+、Mg2+的盐类转化 为CaCO3和Mg(OH)2沉淀出来 a、石灰软化法,b、石灰苏打软化法 离子交换法（如图）,1、何谓胶体稳定性，简述胶体脱稳和凝聚的作用机理。2、何谓同向絮凝和异向絮凝？两者的碰撞速率与哪些 因素有关。3、影响混凝效果的主要因素有哪几种？这些因素是如何 影响混凝效果的。4、用氯气处理某工业含氰废水，已知水量为10m3/

46、d，含 CN-浓度为500mg/L，为将水中全部氰转为氮气，需 用多少氯气？,5、一个城市小型水处理厂以MgO为药剂处理水量为1.56107L/d的生活污水，使污水中所含磷、氮化合物通过化学沉淀反应一并去除，若按污水中含30mg/LH2PO43-作化学计量计算，则每天产渣量多少？沉淀反应方程为：H2PO43-+NH4+MgO+5H2O=Mg（NH4）2PO46H2O6、什么叫光氧化作用，光氧化与化学氧化的主要区别 是什么？7、简述光催化氧化的主要作用机理及影响因素。8、试用反应式表述光敏化氧化的基本过程。,9、简述电解上浮法和电解凝聚法的作用原理。10、电解上浮法在废水处理中的主要作用有哪些？11、试分别举例说明电化学氧化和电化学还原作用原理。12、简述加氯消毒的原理，pH对消毒效果有何影响？13、什么叫游离（自由）性氯、化合性氯？消毒效果有 何区别？,