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什么是高級(jí)氧化法?

閱讀:1143發(fā)布時(shí)間:2021-3-29

  什么是高級(jí)氧化法?
 
  氧化就是使用氧化劑對(duì)有機(jī)或者無(wú)機(jī)物進(jìn)行氧化還原的化學(xué)過(guò)程。而氧化劑分為很多種,常見的有過(guò)氧化氫、*、重鉻酸鉀、二氧化氯等,他們的主要特點(diǎn)是有高價(jià)位的離子起到氧化作用;而高級(jí)氧化法的特點(diǎn)是以羥基自由基·OH為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。
 
  羥基自由基是一種*的化學(xué)氧化劑,它的氧化電位3.06比普通氧化劑(如臭氧2.07、1.36、過(guò)氧化氫1.77)高得多。
 
  反應(yīng)中,生成的有機(jī)自由基·OH可以繼續(xù)參加·OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),或者通過(guò)生成有機(jī)過(guò)氧化物自由基后,進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為最終產(chǎn)物CO2和H2O,從而達(dá)到了氧化分解有機(jī)物的目的。高級(jí)氧化分為很多種,比如過(guò)氧化氫為主體的氧化法,如Fenton氧化法。H2O2在催化劑的作用下,和亞鐵鹽能生成兩種活潑的氫氧自由基,可以高效氧化有機(jī)物。
 
  其他的氧化方法還有*氧化法、濕式氧化法等。臭氧發(fā)生器
 
  這里專家給大家講一下臭氧的高級(jí)氧化方法。在各個(gè)高校、研究所試驗(yàn)過(guò)程中具有重要的指導(dǎo)意義:
 
  臭氧同污染物的反應(yīng)機(jī)理包括直接反應(yīng)(臭氧同有機(jī)物直接反應(yīng))和間接反應(yīng)(臭氧分解產(chǎn)生·OH,·OH同有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng))。O3 的直接反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性,一般是破壞有機(jī)物的雙鍵結(jié)構(gòu);間接反應(yīng)一般不具有選擇性,在水中O3 生成·OH主要有以下3種途徑: 在堿性條件下分解生成·OH,在紫外光作用下生成·OH和在金屬催化劑催化下生成·OH。
 
  1)O3/UV工藝
 
  O3/UV工藝機(jī)理的解釋目前有兩種。當(dāng)O3被紫外光照射時(shí),首先產(chǎn)生游離氧自由基(·O),然后·O與水反應(yīng)產(chǎn)生·OH
 
  O3→O·+O2
 
  O·+H20→2OH·臭氧發(fā)生器
 
  另一種O3/UV過(guò)程首先產(chǎn)生H2O2,然后H2O2在紫外光的照射下分解生成·OH。
 
  1/3O3+H2O→H2O2
 
  H2O2→2OH·臭氧發(fā)生器
 
  需要注意的是:
 
  1、這里的UV燈一定要選擇特定波長(zhǎng)的,否則不但起不到作用,還會(huì)對(duì)臭氧起到分解作用。
 
  2、臭氧/UV工藝一般用于凈水處理,北京同林把此工藝用在游泳池水處理中,取得了非常良好的效果。
 
  2)O3/金屬催化劑工藝
 
  該工藝以固體金屬、金屬鹽及其氧化物為催化劑,加強(qiáng)臭氧反應(yīng)。目前普遍推測(cè)其可能具有兩種反應(yīng)機(jī)理:其一,催化劑僅僅作為吸收劑,O3 和·OH作為主要的氧化劑;其二,催化劑不僅同臭氧反應(yīng),還同有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)。
 
  目前,從實(shí)際工程應(yīng)用中,使用中國(guó)煤炭科學(xué)研究院研發(fā)的催化劑,可以提高20-50%的氧化性能。
 
  3)O3/H2O2工藝
 
  在O3水溶液中添加H2O2會(huì)顯著加快O3分解產(chǎn)生·OH的速率其反應(yīng)為
 
  O3+OH-→HO2-+O2
 
  當(dāng)溶液中存在H2O2時(shí),它會(huì)部分離解產(chǎn)生HO-
 
  2H2O2→HO2-+H3O+臭氧發(fā)生器
 
  上述反應(yīng)生成的HO2-是·OH形成的誘發(fā)劑。其機(jī)理如下
 
  O3+HO2-→HO2·+O3-·    HO2·→H++O2-·
 
  O2-·+O3→O2+O3-
 
  O-2·+H+→HO3
 
  HO3→OH·+O2
 
  OH·+O3→HO2·+O2
 
  該工藝是處理飲用水和有機(jī)廢水的方法之一。
 
  日本從20世紀(jì)70年代后期開始研究O3/H2O2工藝處理高濃度有機(jī)廢水,美國(guó)則在20世紀(jì)80年代將該工藝用于處理城市污水中的揮發(fā)性有機(jī)物。
 
  臭氧使用此工藝,處理電鍍廢水,取得非常良好的效果。用戶很多時(shí)候發(fā)現(xiàn)單純用臭氧也有效果,但是初期的效果并不明顯,后期才開始展現(xiàn)出效果。這是因?yàn)?,廢水中有很多可被氧化的物質(zhì),臭氧會(huì)優(yōu)先與反應(yīng)速度快的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng),而另外一種物質(zhì)則無(wú)法達(dá)到處理的目的。
 
  而羥基自由基·OH與不同有機(jī)物質(zhì)的反應(yīng)速率常數(shù)相差很小,羥基自由基是一種選擇性很小的氧化劑,當(dāng)水中存在多種污染物質(zhì)時(shí),不會(huì)出現(xiàn)一種物質(zhì)得到降解而另一種則基本不變的情況。所以使用高級(jí)氧化法可以取得事半功倍的效果,就源于此。

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