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

1、3.3.1 二氧化氯的強氧化性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，生成多種強氧化劑: HClO3、HClO、C12、H2O2等，并能產(chǎn)生多種氧化能力極強的活性基團

2、(即自由基)。(2) 二氧化氯對有機物氧化降解過程二氧化氯在水中分解后產(chǎn)生的自由基，能激發(fā)有機物分子中活潑氫，通過脫氫反應(yīng)生成R自由基，成為進一步氧化的誘發(fā)劑；羥基取代反應(yīng)將芳烴上的-SO3H、-NO2等基團取代下來，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)生開環(huán)裂解，開環(huán)后不斷降解，直至完全分解為無機物； 對色素中的某些基團有取代作用，對色素分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵有加成作用。 (3) 有機物氧化降解三個階段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、對苯二酚、對苯醌；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，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。即有機物結(jié)構(gòu)降解的趨勢為：苯環(huán)類有機物 + 苯環(huán)烴基化 開環(huán)生成羧酸 二氧化碳。(4)二氧化氯對芳烴化合物氧化能力1. 當苯環(huán)上有給電子基團時，氧化降解效果好；2. 當苯環(huán)上是吸電子基團時，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. 對含苯環(huán)的化合物有較好的降解解毒性能，但不易使有機物完全礦化，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, 國外稱之為第四代消毒劑。它具有殺菌廣譜、有效濃度低、作用速度快、無色、無臭、無毒、使用安全等優(yōu)點, 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，能釋放出新生態(tài)氧及次氯酸分子, 是一種特強氧化劑。通過微生物膜到內(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)達到抑制生長和殺滅細菌、真菌、藻類等。而且, 二氧化氯對高等動物細胞結(jié)構(gòu)基本無影響。此外, 其殘留生成物為水、氯化鈉和微量二氧化碳、有機糖等無毒物質(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）對水中THM的來源與控制 THMsTHMs為三鹵甲烷類，是致癌物，是氯氣對水消毒為三鹵甲烷類，是致癌物，是氯氣對水消毒過程中形成的有機衍生物。其形成原因是氯氣與過程中形成的有機衍生物。其形成原因是氯氣與THMTHM的前體（水中有機物），發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成鹵的前體（水中有機物），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，不會產(chǎn)生氯化反應(yīng)，。二氧化氯消毒，不會產(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)面臨的一些問題：飲用水水質(zhì)面臨的一些問題：（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）化學成分數(shù)量的急劇增加。）化學成分數(shù)量的急劇增加。19771977年報導：年報導：19701970年以前，有年以前，有100100多種有機物在水中被檢測出多種有機物在水中被檢測出來；來；19751975年末，數(shù)目超過年末，數(shù)目超過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。圍內(nèi)的水中被檢出過。JAWWAJAWWA，6969：News63(1977)News63(1977)。19811981年報導：世界范圍內(nèi)的調(diào)查結(jié)果，堅定了年報導：世界范圍內(nèi)的調(diào)查結(jié)果，堅定了22212221種

7、合成有機種合成有機物，有物，有765765種在飲用水中。其中種在飲用水中。其中2020中為公認的致癌物，中為公認的致癌物，2323種為種為可疑的致癌物，可疑的致癌物，1818種為癌的促進劑，種為癌的促進劑，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 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年代中期才開始年代中期才開始, , 近十年來二氧化氯在冷

8、卻水微生物控制方面的應(yīng)用報近十年來二氧化氯在冷卻水微生物控制方面的應(yīng)用報道較多道較多, ,用二氧化氯來代替氯進行殺菌滅藻處理用二氧化氯來代替氯進行殺菌滅藻處理, ,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，具有良好的效果 （1）印染廢水處理印染廢水及其特點：（注意與染化廢水的區(qū)別） 色度大，成分復雜：含有染料、漿料、助劑、纖維、果膠、無機鹽等；染料成分和種類多，處理方法的難度較大。 染料種類：直接染料、酸性染料、活性染料、還原染料、分散染料、陽離子染料，硫化燃料等。(偶氮類) 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 壓濾機上清液上清液 干污泥處置根據(jù)某印染廠廢水的實際廢水特性，