【技术】氧化还原反应在污水处理中的应用

　　
        01何为氧化与还原？

　　氧化还原反应 （oxidation-reduction reaction）是化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应。氧化还原反应的实质是电子的得失或共用电子对的偏移。

　　18世纪末，化学家在总结许多物质与氧的反应后，发现这类反应具有一些相似特征，提出了氧化还原反应的概念：与氧化合的反应，称为氧化反应；从含氧化合物中夺取氧的反应，称为还原反应。随着化学的发展，人们发现许多反应与经典定义上的氧化还原反应有类似特征；

　　19世纪发展化合价的概念后，化合价升高的一类反应并入氧化反应，化合价降低的一类反应并入还原反应。

　　20世纪初，成键的电子理论被建立，于是又将失电子的半反应称为氧化反应，得电子的半反应称为还原反应。

　　1948年，在价键理论和电负性的基础上，氧化数的概念被提出，1970年IUPAC对氧化数作出严格定义，氧化还原反应也得到了正式的定义：化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应称作氧化还原反应。

　　经典的氧化与还原反应-Danlell电池

　　02.化学氧化与还原在污水中的作用

　　1、通过氧化还原反应，使污水中的有毒物质转化为无毒或微毒物质。

　　2、通过氧化还原反应，使污水中的大分子难降解有机物转化为小分子有机物，更容易微生物降解。

　　3、通过氧化还原反应，使污水中的发色基团或助色基团破坏，达到脱色的目的。

　　03.氧化还原工艺有哪些？

　　(1)氧化法

　　氧化剂有臭氧、次氯酸盐、液氯、氧气等。例如用臭氧进行含酚污水的深度净化，用次氯酸盐处理含氰污水，用空气氧化法处理含硫污水等。

　　(2)还原法

　　常用的还原剂有硫酸亚铁、二氧化硫、铁碳、锌粉等。前二者常用于含铬污水中，使六价铬还原为三价铬。铁碳、锌粉可用于含汞污水处理，可使汞离子还原为金属汞。

　　(3)电解法

　　用电解法处理污水，有直接电解法与间接电解法两种不同的工艺;前者是利用电极的作  用直接氧化或还原水中污染物，例如氧化除酚，还原除六价铬，后者先在电解槽内电解某种  电解质(如NaCl)，由其产生氧化剂(如Cl)，再氧化污水中污染物，例如用于处理含氰污水等。

　　04.氧化还原法常见注意事项

　　(1)利用化学氧化还原法处理污水时，氧化剂或还原剂的投加量都要高于理论量。因此，除了加强预处理尽量减少投加量外，需要经过试验确定实际投加量;

　　(2)使用氯氧化法处理含氰污水时，应在碱性条件下进行，这样一方面可以避免氰化物的挥发，另一方面也可以促进反应的尽快进行。

　　用氯氧化氰化物的反应分两步进行，第一阶段将CN~氧化成氰酸盐CNO，反应要求pH值为10~11，反应时间需要10~15min。第二步破坏C-N键，将氰化物中的氮转化为氮气从水中释放出来，实现氰化物的完全氧化，反应要求pH值为8~8.5，反应时间需要30min左右;

　　(3)采用空气氧化法除铁时，除了供给足够的空气保证氧量外，适当提高pH值可以加  快反应速度，pH值至少要在6.5以上;

　　(4)当用铁屑处理含汞污水时，如果pH值较低，必须先调整pH值后再进行处理，否则会因析出氢气增大铁屑的消耗量，同时氢会包围在铁屑表面而影响反应的进行;

　　(5)当使用硫酸亚铁法或亚硫酸氢钠法处理含铬污水时，反应必须分两步进行。重铬酸根离子的还原反应在pH值<3时反应速度很快，因此在将污水中的六价铬还原为三价铬的  第一步过程中，污水pH值必须在4以下。而氢氧化铬在水中的溶解度与pH值有关，当pH值在7.5~9之间时，氢氧化铬溶解度最小。因此在生成氢氧化铬沉淀的除铬第二步过程中，  必须将污水的pH值由酸性调整为7.5~9;

　　(6)还原除铬反应器必须采用耐酸的陶瓷或塑料制造，当用二氧化硫还原时，要保证设备的密封性能良好。