化學(xué)氧化-二氧化氯氧化PPT課件

.,1,第1章化學(xué)氧化ChemicalOxidation,.,2,內(nèi)容,1,臭氧氧化,2,二氧化氯氧化,3,5,過氧化氫氧化,4,2,高錳酸鉀氧化,高鐵酸鉀氧化,.,3,作用,化合物,無機物,有機物,化學(xué)氧化,微毒、無毒或易分離形態(tài)的物質(zhì),.,4,臭氧氧化,直接反應(yīng)機理臭氧分子直接進(jìn)攻有機物的反應(yīng),加成反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng),共振雜化分子的四種典型形式,臭氧分子的共振三角形結(jié)構(gòu)表明，它可以作為偶極試劑、親電試劑和親核試劑,與有機物形成三類反應(yīng),間接反應(yīng)機理臭氧分解形成自由基與有機物的反應(yīng),溶解O3分解形成HO，HO通過不同的反應(yīng)使無機物和有機物氧化.,電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)抽氫反應(yīng)OH加成反應(yīng),.,5,二氧化氯氧化,.,6,二氧化氯的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用,1,1811年美國的戴維(Dary)用硫酸將氯酸鉀酸化得到黃綠色氣體,稱之為優(yōu)氯.1843年米隆用鹽酸將氯酸鉀酸化也獲得了一種黃綠色氣體.1881年舍恩拉科鑒別出這種氣體是ClO2和Cl2的混合物.1940年代ClO2開始用于食品殺菌消毒,造紙的漂白和水的凈化處理等.1973年氯氣和其它氯系消毒劑的消毒副產(chǎn)物三氯甲烷的發(fā)現(xiàn)推動了ClO2在飲用水處理中的推廣應(yīng)用.1980年代穩(wěn)定性ClO2問世及小型商用ClO2發(fā)生器開發(fā)成功.1983年美國EPA推薦使用ClO2對飲用水消毒.ClO2不僅是一種廣譜、高效的消毒劑，而且還是優(yōu)良的水處理劑、食品保鮮劑、漂白劑、防腐劑和除臭劑,在水處理、食品、醫(yī)療保健、造紙、養(yǎng)殖、日化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用WHO確認(rèn)ClO2為A級安全消毒劑，被認(rèn)定為氯系消毒劑最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。中國狀況1980年代初開始ClO2的研究1990年代發(fā)展迅速多用于造紙、紡織等行業(yè)，并逐步應(yīng)用于自來水廠。,.,7,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,基本性質(zhì),通常狀態(tài)下為黃綠色的氣體，具有與氯氣相似的刺激性氣味，分子量67.45；760mmHg時,沸點11,熔點-59,氣態(tài)密度是空氣的2.4倍;液態(tài)呈紅褐色，固態(tài)為橙黃色.,溶解性,易溶于水，其在水中的溶解度是氯的5倍，常溫水溶液呈黃綠色；溶解度與其分壓和水的溫度有關(guān)。,.,8,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,穩(wěn)定性,在常溫下可壓縮成深紅色液體，極易揮發(fā)，極不穩(wěn)定，易分解為氯氣和氧氣，并放出熱量，在光照、機械碰撞或接觸有機物都會發(fā)生爆炸。影響ClO2穩(wěn)定性的主要因素:溫度和光照.溫度升高、暴露在光線下或與某些有機物接觸摩擦,可能引起爆炸;在空氣中的體積濃度超過10%就會發(fā)生爆炸;在水中濃度超過30%時也會發(fā)生爆炸;ClO2溶液濃度在10g/L以下時基本沒有爆炸的危險。ClO2水溶液在較高溫度與光照下會生成ClO2-與ClO3-,應(yīng)避光低溫存放.,.,9,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,氧化性,是強氧化劑，具有較高的電極電位E01.95V;ClO2中含氯52.6%,從Cl4+Cl-1的氧化過程中有5個電子轉(zhuǎn)移,其有效氯含量為52.65263%，氧化能力是Cl2的2.63倍;ClO2不穩(wěn)定,遇水會迅速分解生成HClO3、HClO2、HClO、Cl2、O2等強氧化劑，進(jìn)而產(chǎn)生多種氧化能力極強的活性基團(即自由基).,ClO2+H2OHClO3+HClClO2Cl2+O2Cl2+H2OHCl+HClOHClOCl2H2OHClO2Cl2H2OHClO3HCl,二氧化氯在水中的反應(yīng)：,在酸性較強的條件下,ClO2分解并生成氯酸,亞氯酸,從而氧化、降解廢水中的帶色基團及其他的有機污染物;在弱酸性條件下,ClO2不易分解污染物,而是直接和廢水中污染物發(fā)生作用并破壞有機物的結(jié)構(gòu).,.,10,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,消毒滅菌性能,是國際上公認(rèn)的含氯消毒劑中唯一的高效消毒滅菌劑，它可以殺滅一切微生物.包括細(xì)菌繁殖體,細(xì)菌芽孢,真菌,分枝桿菌和病毒等.消毒機理ClO2對微生物細(xì)胞壁有較好的吸附和穿透作用,能滲透到細(xì)胞內(nèi)部與含巰基（-SH）的酶反應(yīng)，使之迅速失活，抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，從而達(dá)到將微生物滅活的目的。,細(xì)菌、病毒、真菌都是單細(xì)胞的低級微生物，其酶系分布于細(xì)胞膜表面,易于受到ClO2攻擊而失活.而人和動物細(xì)胞中，酶系位于細(xì)胞質(zhì)之中受到系統(tǒng)的保護，ClO2難以和酶直接接觸，故其對人和動物的危害較小.,.,11,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,(1)高效、強力,在常用消毒劑中，相同時間內(nèi)達(dá)到同樣的殺菌效果所需的ClO2濃度最低;對殺滅異養(yǎng)菌所需的ClO2濃度僅為Cl2的1/2;對地表水中大腸桿菌殺滅效果比Cl2高5倍以上;對孢子的殺滅作用比氯強,(2)快速、持久,溶于水后，基本不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不以二聚或多聚狀態(tài)存在它在水中的擴散速度與滲透能力都比氯快，特別在低濃度時更突出0.5ppm的ClO2作用5分鐘后即可殺滅99以上的異養(yǎng)菌,而0.5ppm的Cl2的殺菌率最高只能達(dá)到750.5ppm的ClO2在12小時內(nèi)對異養(yǎng)菌的殺滅率保持在99以上,作用時間長達(dá)24小時殺菌率才下降為86.3%;ClO2的殘余量能在管網(wǎng)中持續(xù)很長時間,對病毒、細(xì)菌的滅活效果比臭氧和氯更有效.,.,12,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,(3)廣譜滅菌,屬廣譜型消毒劑，對一切經(jīng)水體傳播的病原微生物均有很好的殺滅效果;除對一般細(xì)菌有殺死作用外,對芽孢、病毒、異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌、真菌等均有很好的殺滅作用，且不易產(chǎn)生抗藥性，尤其是對傷寒，甲肝、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎及艾滋病毒等也有良好的殺滅和抑制效果;對病毒的滅活比O3和Cl2更有效;低劑量的ClO2還具有很強的殺蠕蟲效果,.,13,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,(4)安全、廣泛,不與水體中的有機物作用生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)，對高等動物細(xì)胞、精子及染色體無致癌、致畸、致突變作用;ClO2消毒只是有選擇的與某些有機物進(jìn)行氧化反應(yīng)將其降解為含氧基團為主的產(chǎn)物，不產(chǎn)生氯化有機物，所需投加量小，約為氯投加量的40%,且不受水中氨氮的影響其安全性是被世界衛(wèi)生組織（WHO）定為AI級,.,14,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,毒性,ClO2的毒性主要表現(xiàn)在對人體造血功能的影響。長期飲用含有較高濃度ClO2的水,可能損害動物肝、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，影響周圍血液的組成，抑制甲狀腺功能;ClO2加入水中后，會有50%70%轉(zhuǎn)變?yōu)镃lO2-與ClO3-,其對血紅細(xì)胞有損害,對碘的吸收代謝有干擾,會使血液中膽固醇升高。,美國EPA建議:ClO2消毒時殘余氧化劑總量(ClO2ClO2-ClO3-)1.0mg/L實際應(yīng)用中ClO2的劑量都控制在0.5mg/L以下,.,15,二氧化氯的物理化學(xué)性質(zhì),2,腐蝕性,ClO2制劑保存時應(yīng)避免與強還原劑和強酸性物質(zhì)接觸，防止藥效降低，甚至發(fā)生意外事故;不能用鐵制容器存放或配制溶液，防止損壞容器、降低藥效,宜選用塑料容器;80120ppm的ClO2對不銹鋼和銅基本無腐蝕;2080ppm的ClO2對碳鋼基本無腐蝕;ClO2在循環(huán)水中的殺菌濃度74時，在具有適當(dāng)?shù)狞c火源或溫度的密閉容器中,能產(chǎn)生氣相爆炸。,過氧化氫的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),1,針對會加速H2O2分解的熱、介質(zhì)、重金屬離子和光四大因素，一般常把H2O2裝在棕色瓶中放在陰涼處保存，有時還加入一些穩(wěn)定劑，如微量的錫酸鈉Na2SnO3、焦磷酸鈉Na4P2O7或8-羥基喹啉等來抑制所含雜質(zhì)的催化分解作用,.,27,用稀硫酸與過氧化物反應(yīng)來制取H2O2，例如低溫BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2通CO2氣體于BaO2溶液中：BaO2+CO2+H2O=BaCO3+H2O2,過氧化氫的制備,2,實驗室制備方法,.,28,電解-水解法(1908年提出)以鉑片作電極，通直流電電解硫酸氫銨的飽和溶液，得到過二硫酸銨：2NH4HSO4=(NH4)2S2O8+H2加入適量的H2SO4以水解過二硫酸銨即得H2O2：(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2生成的硫酸氫銨可循環(huán)使用乙基蒽醌法(20世紀(jì)70-80年代)以2-乙基蒽醌和鈀（或鎳）為催化劑，由H2和O2合成H2O2,工業(yè)制備方法,過氧化氫的制備,2,2-乙基蒽醌.鈀,空氣陰極法異丙醇法,.,29,氫氧直接合成法早在1914年，就有人試圖采用氫氧直接合成法，在其后50年的斷續(xù)研究中，皆因所得產(chǎn)物濃度太低，而沒有發(fā)展自1987年后，杜邦公司取得了突破性進(jìn)展;專利中采用幾乎不含有機溶劑的純水作反應(yīng)介質(zhì)，在有載體PtPd催化劑和溴化物等為助催化劑催化下，使H2，O2加壓化合，生成過氧化氫該法投資比蒽醌法減少近一半，具有極大的吸引力,過氧化氫的制備,2,.,30,過氧化氫的應(yīng)用,3,造紙工業(yè)：紙漿的漂白、廢印刷紙回收、脫墨、消毒殺菌等紡織工業(yè)：織物漂白、織物脫漿、染料染色還原等化學(xué)工業(yè)：環(huán)氧化物