化学预氧化.pptx
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1、化学预氧化理论与技术化学预氧化理论与技术化学预氧化理论与技术化学预氧化理论与技术目录目录化学预氧化技术研究现状化学预氧化技术研究现状1高锰酸钾预氧化技术高锰酸钾预氧化技术2臭氧预氧化技术臭氧预氧化技术3预氯化技术预氯化技术4一一 化学预氧化技术研究现状化学预氧化技术研究现状v化学预氧化主要利用氧化势较高的氧化剂来氧化、分解化学预氧化主要利用氧化势较高的氧化剂来氧化、分解或转化水中的污染物,同时削弱污染物对常规处理工艺或转化水中的污染物,同时削弱污染物对常规处理工艺的不利影响,强化常规处理工艺的除污染效能。的不利影响,强化常规处理工艺的除污染效能。v自从自从1970年年Diaper等人最先提出预
2、氧化等人最先提出预氧化(预臭氧预臭氧 preozonation)后,人们开始对化学预氧化进行了大量的后,人们开始对化学预氧化进行了大量的研究。化学预氧化主要有去除水中有机污染物、控制氯研究。化学预氧化主要有去除水中有机污染物、控制氯化消毒副产物、除藻、除臭味、除铁锰和助凝等方面的化消毒副产物、除藻、除臭味、除铁锰和助凝等方面的作用,从而保障饮用水的安全性。作用,从而保障饮用水的安全性。v在预氧化过程中,氧化剂和水中多种成分作用,能够提高在预氧化过程中,氧化剂和水中多种成分作用,能够提高 对污染物的去除效率,但在一定条件下也会产生某些副产对污染物的去除效率,但在一定条件下也会产生某些副产 物。各
3、种氧化剂作为预处理药剂对给水处理的综合影响程物。各种氧化剂作为预处理药剂对给水处理的综合影响程 度差别较大。目前,能够用于给水处理的氧化剂主要有臭度差别较大。目前,能够用于给水处理的氧化剂主要有臭 氧、氯、高锰酸钾、二氧化氯等。其中,臭氧预处理方法氧、氯、高锰酸钾、二氧化氯等。其中,臭氧预处理方法 在欧洲等一些发达国家应用最为普遍。衡量一种氧化剂的在欧洲等一些发达国家应用最为普遍。衡量一种氧化剂的 氧化能力的指标是它的氧化还原电位。从氧化剂还原电位氧化能力的指标是它的氧化还原电位。从氧化剂还原电位 来看,几种氧化剂的氧化能力由强到弱的排序为:臭氧来看,几种氧化剂的氧化能力由强到弱的排序为:臭氧
4、 (E0=2.07)高锰酸钾高锰酸钾(E0=1.68)氯氯(E0=1.36)。二二 高锰酸钾预氧化技术高锰酸钾预氧化技术v高锰酸钾最早由伦敦的高锰酸钾最早由伦敦的Sir Alexande Houston于于1913年年用于水处理领域。在美国,高锰酸钾已经于用于水处理领域。在美国,高锰酸钾已经于1927年和年和1928年分别应用于纽约的年分别应用于纽约的Rochester和和Buffalo两地。两地。v高锰酸钾属于过渡金属化合物,在水中能以多种氧化态高锰酸钾属于过渡金属化合物,在水中能以多种氧化态形式存在,高锰酸钾在水中的形态主要有二、三、四、形式存在,高锰酸钾在水中的形态主要有二、三、四、六、
5、七价等形态化合物。各种形式具有一定的自由焓,六、七价等形态化合物。各种形式具有一定的自由焓,几种价态间可以通过化学作用相互转化。高锰酸钾预氧几种价态间可以通过化学作用相互转化。高锰酸钾预氧化主要有去除有机污染物、铁锰离子、除藻、除臭味、化主要有去除有机污染物、铁锰离子、除藻、除臭味、控制氯化消毒副产物等作用,但在投加药剂量方面应该控制氯化消毒副产物等作用,但在投加药剂量方面应该注意,避免引起水体色度超标等问题。注意,避免引起水体色度超标等问题。2.1高锰酸钾预氧化去除铁、锰离子的去除高锰酸钾预氧化去除铁、锰离子的去除v高锰酸钾预氧化除铁锰已有很多年的应用历史。游高锰酸钾预氧化除铁锰已有很多年的
6、应用历史。游离态的铁、锰二价离子在离态的铁、锰二价离子在pH大于大于5.5情况下能立即情况下能立即被高锰酸钾氧化。当有机物存在时会明显降低铁锰被高锰酸钾氧化。当有机物存在时会明显降低铁锰离子的去除效果。水体中的铁锰离子与溶解性有机离子的去除效果。水体中的铁锰离子与溶解性有机物之间存在明显的竞争反应。物之间存在明显的竞争反应。2.2高锰酸钾预氧化去除有机污染物高锰酸钾预氧化去除有机污染物v高锰酸钾与水中有机物间的作用很复杂,既有高锰酸钾高锰酸钾与水中有机物间的作用很复杂,既有高锰酸钾与有机物间的直接氧化作用;也有高锰酸钾在反应过程与有机物间的直接氧化作用;也有高锰酸钾在反应过程中形成的新生态二氧
7、化锰对微量有机污染物的吸附与催中形成的新生态二氧化锰对微量有机污染物的吸附与催化作用;同时还有高锰酸钾在反应过程中产生的介稳状化作用;同时还有高锰酸钾在反应过程中产生的介稳状态的中间产物的氧化作用。态的中间产物的氧化作用。v曲久辉对高锰酸钾预氧化去除沈阳地下水中微量有机物曲久辉对高锰酸钾预氧化去除沈阳地下水中微量有机物做了研究,并用做了研究,并用GC-MS分析法对水中微量有机污染物进分析法对水中微量有机污染物进行分析。结果表明高锰酸钾对水中微量有机污染物具有行分析。结果表明高锰酸钾对水中微量有机污染物具有较好的去除效果,可使地下水中绝大多数物质的色谱面较好的去除效果,可使地下水中绝大多数物质的
8、色谱面积大幅度下降。对某些污染物的去除效率甚至可以达到积大幅度下降。对某些污染物的去除效率甚至可以达到l00%,对所检出的,对所检出的“三致三致”污染物和优先污染物也有较污染物和优先污染物也有较好的去除效果。好的去除效果。2.3高锰酸钾预氧化除藻高锰酸钾预氧化除藻v高锰酸钾也是一种常见的杀藻剂,投加高锰酸钾可以有效高锰酸钾也是一种常见的杀藻剂,投加高锰酸钾可以有效地提高藻类的去除率,对碱性水的除藻效果优于中性或酸地提高藻类的去除率,对碱性水的除藻效果优于中性或酸性水。一般投加量为性水。一般投加量为13mg/L、接触时间、接触时间12h。高锰酸。高锰酸钾作为一种强氧化剂,对有机物分子中多键功能团
9、的破坏钾作为一种强氧化剂,对有机物分子中多键功能团的破坏能力非常强,甚至可以分裂苯环。与藻毒素作用时,可以能力非常强,甚至可以分裂苯环。与藻毒素作用时,可以破坏藻毒素分子上的不饱和双键。高锰酸钾对细胞外毒素破坏藻毒素分子上的不饱和双键。高锰酸钾对细胞外毒素的去除有很好的效果,而对细胞内毒素的去除效果较差。的去除有很好的效果,而对细胞内毒素的去除效果较差。E.Rodriguez等研究表明,用等研究表明,用11.25mg/L的高锰酸钾预的高锰酸钾预处理可使水中藻毒素的浓度低于处理可使水中藻毒素的浓度低于1g/L。2.4高锰酸钾预氧化控制氯化消毒副产物高锰酸钾预氧化控制氯化消毒副产物v饮用水中三氯甲
10、烷等卤代有机物大多是有水中有机物饮用水中三氯甲烷等卤代有机物大多是有水中有机物在加氯消毒过程中产生的,能和氯反应产生三氯甲烷在加氯消毒过程中产生的,能和氯反应产生三氯甲烷的物质通常被称为三氯甲烷的前驱物质,主要是以腐的物质通常被称为三氯甲烷的前驱物质,主要是以腐植酸和富里酸的形式大量的存在于天然水体中。人类植酸和富里酸的形式大量的存在于天然水体中。人类生产、生活排入水体的大量的有机污染物也是三卤甲生产、生活排入水体的大量的有机污染物也是三卤甲烷和其它卤代有机物前驱物质的重要来源。高锰酸钾烷和其它卤代有机物前驱物质的重要来源。高锰酸钾预氧化能显著地控制氯化消毒副产物,并有效地降低预氧化能显著地控
11、制氯化消毒副产物,并有效地降低后续氯化消毒过程中氯仿和四氯化碳等致癌物质的生后续氯化消毒过程中氯仿和四氯化碳等致癌物质的生成量。其他研究结果表明,高锰酸钾预处理可使饮用成量。其他研究结果表明,高锰酸钾预处理可使饮用水氯化消毒过程中卤代有机物和致突变物质生成量明水氯化消毒过程中卤代有机物和致突变物质生成量明显下降,并能够对氯化过程氯酚的生成起到良好的控显下降,并能够对氯化过程氯酚的生成起到良好的控制作用。制作用。三三 臭氧预氧化技术臭氧预氧化技术v臭氧的氧化能力极强,氧化还原电位为臭氧的氧化能力极强,氧化还原电位为2.07V,在碱,在碱性溶液中仅次于氟。臭氧最早的试验应用是性溶液中仅次于氟。臭氧
12、最早的试验应用是1886年在年在法国用作杀菌剂。法国用作杀菌剂。20世纪世纪60年代末臭氧开始用于原水年代末臭氧开始用于原水的预氧化。的预氧化。v预臭氧主要用于脱色除臭、去除藻类和藻毒素、控制预臭氧主要用于脱色除臭、去除藻类和藻毒素、控制氯化消毒副产物、初步去除或转化污染物、助凝等方氯化消毒副产物、初步去除或转化污染物、助凝等方面。一般认为其对水质的改善程度取决于原水水质和面。一般认为其对水质的改善程度取决于原水水质和臭氧化条件等。预臭氧化同时产生一定的醛类、溴酸臭氧化条件等。预臭氧化同时产生一定的醛类、溴酸盐等对人体有害的副产物。盐等对人体有害的副产物。3.1 臭氧预氧化去除水中无机污染物臭
13、氧预氧化去除水中无机污染物v预臭氧化加过滤或混凝预臭氧化加过滤或混凝-絮凝絮凝-澄清步骤通过氧化形成澄清步骤通过氧化形成不溶性的化合物,可有效去除无机的金属离子,如铁、不溶性的化合物,可有效去除无机的金属离子,如铁、锰等。臭氧很容易氧化地下水中或低有机物含量水中锰等。臭氧很容易氧化地下水中或低有机物含量水中的二价铁离子。氨氮被臭氧缓慢氧化成硝酸根离子,的二价铁离子。氨氮被臭氧缓慢氧化成硝酸根离子,然后在砂滤池或粒状活性炭滤池中被生物硝化或代谢然后在砂滤池或粒状活性炭滤池中被生物硝化或代谢同化,从而得以去除。在这一过程中,同化,从而得以去除。在这一过程中,Br-被臭氧迅被臭氧迅速氧化成为速氧化成
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