环境工程 课件

1、1 陈英文陈英文 副教授副教授 南京工业大学生物与制药工程学院南京工业大学生物与制药工程学院 1381398495613813984956 环境工程概论环境工程概论 本科教学课程本科教学课程 气气浮（浮（FloatationFloatation） 气浮就是在水中通入空气，产生气浮就是在水中通入空气，产生微细的气泡（微细的气泡（1530m1530m），有时还有时还需需 同时同时加入混凝剂或浮选剂，使水中细小的加入混凝剂或浮选剂，使水中细小的悬浮物悬浮物粘附粘附在空气泡上，随在空气泡上，随气气 泡泡一起上浮到水面，形成浮渣，从而一起上浮到水面，形成浮渣，从而回收了回收了水中的悬浮物质，同时水中的悬

2、浮物质，同时改善改善 了了水质。水质。 沉淀沉淀 气浮气浮 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 2 “轻者浮，重者沉轻者浮，重者沉” 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 接触角接触角90900 0者称为疏水性物质者称为疏水性物质 90900 0者称为亲水性物质。者称为亲水性物质。 不同悬浮颗粒与水的润湿情况不同悬浮颗粒与水的润湿情况 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 3 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 W = W1 W2 = L.G + L.S G.S 界面能的变化值界面能的变化值 又，又， L.S = L.G cos (1800 -

3、) + G.S W = L.G (1 - cos )W 0 当当趋于趋于0， （1 - cos ）趋于）趋于0，这种物质不能气浮。，这种物质不能气浮。 当当900，这种物质附着不牢，易于分离。，这种物质附着不牢，易于分离。 当当趋于趋于1800， （1 - cos ）趋于）趋于2，这种物质最易被气浮，这种物质最易被气浮 d = 1.5微米的油粒单独上浮时，浮速微米的油粒单独上浮时，浮速0.001mm/s，粘附，粘附到气泡到气泡上后，浮上后，浮速速 可可达达0.9mm/s，增加了，增加了900倍。倍。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 4 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质

4、的脱除 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 5 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 o全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在泵前或泵后注入空 气。在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送人 气浮池。废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而逸 出水面，在水面上形成浮渣。用刮板将浮渣连排入浮渣槽,经浮渣管 排出池外,处理后的废水通过溢流堰和出水管排出。 o部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮 池并在气浮池中与溶气废水混合。 o部分回流溶气气浮法是取一部分除油后出水回流进行加压和溶气， 减压后直接进入气浮池，与来自絮凝池的含油废

5、水混合和气浮。回 流量一般为含油废水的25100。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 6 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 7 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 过滤（过滤（FiltrationFiltration） 对象对象: :动态沉淀和气浮过程中流失的悬浮物质动态沉淀和气浮过程中流失的悬浮物质 当水通过粒状滤料床层时，其中的悬浮物和胶体污染物被滤料截留在 滤料表面和内部空隙中，使得出水得以澄清。 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 Sand Anthracite coal Garnet 滤滤料料 第二章第二章 水污染控制工程水污染

6、控制工程 8 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 滤料的粒径一般在0.52毫米范围内。滤料的比表面积就较大，有利 于过滤过程中吸附矾花。 滤料层的厚度可以理解为矾花穿透的深度和一个保护厚度的和。穿透 深度与滤料的粒径、滤速及水的混凝效果有关。粒径大、滤速高、混 凝效果差的其穿透深度都较大。一般情况下穿透深度约为40厘米， 相应的保护厚度约2030厘米，滤料层总厚度应为6070厘米。 9 滤料层滤料层 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 d d10 10：有效粒径，指小于它的粒径是产生水头损失的主要部分 ：有效粒径，

7、指小于它的粒径是产生水头损失的主要部分. . K K80 80=d =d80 80/d /d10 10： ：不均匀系数不均匀系数 d d10 10 = 0.53mm, = 0.53mm, d d80 80=1.05mm, =1.05mm, K K80 80=2 =2 不均匀系数越大，则大小颗粒间的差别越大。不均匀系数越大，则大小颗粒间的差别越大。 滤料级配滤料级配：滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例：滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 10 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 滤料筛分级配曲线滤料筛分级配曲线 11 第二章第二章 水污染

8、控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 Dual-media Single-media sand sand anthracite gravel 0.51.2mm 0.81.8mm sand anthracite garnet Three-media 0.250.5mm 12 滤床滤床 比重大置下，尺寸大置上比重大置下，尺寸大置上 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 双层滤料会产生混层问题，即在反冲洗时引起煤粒与砂粒之间的混杂 现象，小颗粒砂掺杂到大颗粒煤粒孔隙间，完全达不到双层滤料所应起 的作用

9、。如果混层在10厘米之内，也就认为可以了. 13 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，被截留颗粒随着过 滤时间的延长逐渐形成表层滤膜，该层滤膜起着重要的过滤作用。 过滤机理过滤机理: : n阻力截留阻力截留 n重力沉降重力沉降 与滤料直径及过滤速度有关，滤料颗粒越小，则沉降面积越大，滤速越 小，则水流越平稳。 14 带有表面负电荷的砂粒能吸附带电胶体，在滤料表面形成带正电荷的薄膜 ，进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物胶体，在砂粒上发生接触絮凝。 n接触絮凝接触絮凝 第二章第二章 水污染

10、控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 d1:d2 = 6.5, d1 = 0.3mm, d2 = 45m 混凝颗粒大小混凝颗粒大小210m, 但通过滤池可以大部分去除，说明不是筛除但通过滤池可以大部分去除，说明不是筛除 起主要作用起主要作用. 层流 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 15 Filter Slow sand filter Rapid sand filter 1.21.5m 0.81.0m 0.5m 0.31mm 132mm 配水孔配水孔 出水出水 滤膜滤膜 Slow sand

11、filter Sand Gravel Schmutzdecke 原水未经混凝处理原水未经混凝处理 重力式重力式 压力式压力式 D型滤池型滤池 V型滤池型滤池 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 16 6 The first slow sand filter was installed in London, in 1829. 6 Only use sand, with a gravel support layer. 6 Schmutzdecke layer. 6 Slow loading rate of 2.97.6m3.day-1.

12、m-2. 6 Cleaning cycles may be from one to several months. 6 Well-suited for small communities. 6 Good microorganism removal. 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 17 慢慢滤池生产率太低，不能满足生广发展的需要，快滤池的滤滤池生产率太低，不能满足生广发展的需要，快滤池的滤速达到速达到 10mh以上。快滤池工作的先决条件是必须先投加以上。快滤池工作的先决条件是必须先投加混凝剂混凝剂。 当投加混凝剂后，水中胶体的双

13、电层得到压缩，就容易被吸附当投加混凝剂后，水中胶体的双电层得到压缩，就容易被吸附在砂粒在砂粒 表面表面，或已被吸附的颗粒上，这就是，或已被吸附的颗粒上，这就是接触凝聚接触凝聚的作用。的作用。 Rapid sand filter 反冲洗反冲洗 约占滤池产水量约占滤池产水量1313 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 沙土沙土, ,快快 粘土粘土, ,慢慢 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 18 p它具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自 动化管理等特点。 V型滤池：法国德利满公司在70年代发展起来的。 pV型滤池采用了较粗、较厚的均匀颗粒的石英

14、砂滤层； p采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗； p采用了气垫分布空气和专用的长柄滤头进行气、水分配等工艺。 p因此70年代已在欧洲大陆广泛使用。我国新建的大、中型净水厂差不多 都采用了V型滤池这种滤水工艺。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 19 长柄滤头长柄滤头 滤板安装滤板安装 滤板滤板 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 20 p滤速可达720m/h，一般为12.515.0m/h。 p采用单层加厚均粒滤料，粒径一般为0.951.35mm，允

15、许扩大到 0.72.0mm，不均匀系数1.21.6或1.8之间。 V型滤池设计参数：型滤池设计参数： 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 正常运行正常运行 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 21 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 反冲洗反冲洗 反冲洗结束反冲洗结束 3-MVI_0351 3-MVI_0352 水中悬浮物与胶体物质的脱除水中悬浮物与胶体物质的脱除 22 2.3 2.3 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 化学沉淀法化学沉淀法 吸附法吸附法 离子交换法离子交换法 膜分离膜分离 氧化还原法氧化还原法 其他其他 第二章第二章 水污染控制工程水污染

16、控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 23 化学化学沉淀法沉淀法 硬度硬度 Hardness is defined as the sum of all polyvalent cations. The common units of expression are milligrams per liter as CaCO3 or milliequivalents per liter. Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 CaSO4 MgSO4 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 24 A common water treatment go

17、al is to provide water with a hardness in the range of 60 to 120 mg.L-1 as CaCO3. TH = Ca2+ + Mg2+ or TH = CH + NCH Precipitation Topsoil Subsoil CO2+H2O H2CO3 Limestone CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2 MgCO3 + H2CO3 Mg(HCO3)2 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 25 l Carbonate hardness can be removed by

18、 heating the water. As such, carbonate hardness is often called temporary hardness because heating the water removes it. Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2 ,CaCO3 MgCO3 l Noncarbonate hardness is defined as the total hardness in excess of the alkalinity. Noncarbonate hardness is called permanent hardness because

19、 it is not removed when water is heated. CaSO4 MgSO4 Ca(NO3)2 Mg(NO3)2 CaCl2 MgCl2 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 26 Ca2+Mg2+ 200250 0 HCO3- Cl- TH CHNCH Ca2+Mg2+ 250 0 HCO3- TH CH Na+ 275 Relationships between total hardness, carbonate hardness, and noncarbonate hardness 第二章第二章 水污染控制工程水污染

20、控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 27 pLime-soda softening pIon-Exchange Softening Softening reactions The methods for softening: 1)Neutralization of carbonic acid. H2CO3 +Ca(OH)2 CaCO3 (s) +2H2O 2)Precipitation of carbonate hardness due to calcium. Ca2+2HCO3-+Ca(OH)2 2CaCO3(s) +2H2O 3)Precipitation of carbona

21、te hardness due to magnesium. Mg2+ +2HCO3-+Ca(OH)2 MgCO3 +CaCO3(s) +2H2O Mg2+ +CO32- +Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) +CaCO3(s) 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 28 5)Removal of noncarbonated hardness due to nagnesium. Mg2+Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) +Ca2+ Ca2+ +Na2CO3 CaCO3(s) +2Na+ 4)Removal of noncarbonated har

22、dness due to calcium. Ca2+ + Na2CO3 CaCO3(s) +2Na+ 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 29 30 有色金属废水有色金属废水 汞、铬、镉、铅和类金属砷汞、铬、镉、铅和类金属砷 20092009年，陕西凤翔县爆出近千名儿童血铅超标事件；湖南武冈年，陕西凤翔县爆出近千名儿童血铅超标事件；湖南武冈 1300 1300余名儿童血铅意思超标；广东清远随后也查出多名余名儿童血铅意思超标；广东清远随后也查出多名 儿童中毒铅中毒，儿童中毒铅中毒， 20102010年，福建紫金矿业铜酸水渗漏，汀江部分水域受到严重污染

23、。年，福建紫金矿业铜酸水渗漏，汀江部分水域受到严重污染。 20112011年，浙江德清再爆血铅事件。年，浙江德清再爆血铅事件。 20122012年，广西龙江河镉污染，浓度超标最高达年，广西龙江河镉污染，浓度超标最高达8 8倍；倍； 20132013年，丽江电解铝项目引争议年，丽江电解铝项目引争议。 “中间大、两头小中间大、两头小”，冶炼产能过剩，资源保障能力不足，高附，冶炼产能过剩，资源保障能力不足，高附 加值的加工产品短缺加值的加工产品短缺 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 31 中国稀土储量仅占世界总储量中国稀土储量仅占世界总储量1/31/3

24、，却供应着全球稀土使用量的，却供应着全球稀土使用量的97%97%； “开采开采1 1吨的稀土氧化物需要注入吨的稀土氧化物需要注入 7878吨的硫酸铵。硫酸铵长期留在吨的硫酸铵。硫酸铵长期留在 地下，这不是定时炸弹吗？如果流地下，这不是定时炸弹吗？如果流 入地下水怎么办？入地下水怎么办？” 有色金属有色金属稀土稀土 目前国营稀土开采回收率为目前国营稀土开采回收率为60%60%， 一些民营企业回收率仅一些民营企业回收率仅40%40%，滥，滥 采滥挖的更是低至采滥挖的更是低至5%5%。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 32 有色金属有色金属锰锰 20

25、102010年，我国电解锰产量年，我国电解锰产量132132万吨，产能万吨，产能210210万吨，占世界的比例万吨，占世界的比例 达到达到98%98%以上，但是我国锰矿石基础储量（金属量）仅占世界的以上，但是我国锰矿石基础储量（金属量）仅占世界的 8%8%， 有色金属有色金属锌锌 我国是一个锌的净进口国家，出口很少。我国是一个锌的净进口国家，出口很少。20112011年，我国锌的消费年，我国锌的消费 量为量为547547万吨，并长期大量进口锌和锌精矿。万吨，并长期大量进口锌和锌精矿。 有色金属有色金属铁铁 我国铁矿石进口依存度近年来一直处于超过我国铁矿石进口依存度近年来一直处于超过50%50%

26、的状态的状态 “一斤钢材不敌一棵白菜一斤钢材不敌一棵白菜” “” “吨钢利润不够买吨钢利润不够买 半个冰棍半个冰棍”。 我国粗钢产量占全球产量的比例达到我国粗钢产量占全球产量的比例达到46.6%46.6% 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 原理：吸附剂表面吸附那些能降低其表面张力的物质。 吸附吸附法法 吸附形式：物理吸附，化学吸附和交换吸附作用。 吸附作用：分子力、化学键力，静电引力。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 应急处理深度处理 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 33 吸附吸附工艺及设备：间歇处理、连续处理工艺及设备：间歇处

27、理、连续处理 填充填充方式：固定床，移动床，流化床。方式：固定床，移动床，流化床。 常见常见吸附剂：吸附剂：活性炭活性炭、硅胶、白土、硅藻土、硅胶、白土、硅藻土、活化、活化氧化铝、炭氧化铝、炭、 炉渣炉渣、木屑、煤灰等。、木屑、煤灰等。 再生再生方法：加热再生、药剂再生、化学氧化再生、生物再生等。方法：加热再生、药剂再生、化学氧化再生、生物再生等。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 34 Activated carbon is most commonly used for the removal of taste- and odor- causi

28、ng compounds, as well some synthetic organic compounds. The major disadvantage of activated carbon is that the problematic Compounds are not destroyed but simply transferred from one matrix, water, to another, carbon surfaces. 竹炭竹炭汽车、家庭装修、冰箱、鞋子汽车、家庭装修、冰箱、鞋子 普通炭普通炭 供水微量有机物供水微量有机物 废水处理中废水处理中吸附剂吸附剂 Car

29、bon adsorption 松花江松花江 双苯污染双苯污染 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 35 活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优 质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂 活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。 它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液 相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。 第二章第二章 水污染控制工程水污

30、染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 36 活性炭微孔的孔隙容积一般只有 0.25-0.9mL/g，孔隙数量约为 1020个/g,全部微孔表面积约为 500-1500m2/g。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 37 利用离子交换剂上的离子与水中其他同性离子进行交换反应而除去水中 有害离子的方法。离子交换树脂是人工合成高分子聚合物，由树脂母体 和活性基团两部分组成。固定离子和交换离子，0.31.2mm。 离子交换离子交换 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 38 Where R repre

31、sents the solid ion-exchange material. nRX+Yn+RnYn+nX+ Ca2+2NaRR2Ca+2Na+ Example: 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 39 吸附穿透曲线吸附穿透曲线 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 40 Zeolite 沸石沸石 Ion-exchange material regenerated: R2Ca+2Na+ +2Cl-1 2NaR + Ca2+ + 2Cl-1 synthetically made resins 第二章第二章

32、 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 41 氨氮氨氮 直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择 透过性，而使溶液中溶质与水分离的物理化学过程。 膜膜分离分离 电渗析法电渗析法 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 42 三个步骤：三个步骤： （1 1）离解）离解（2 2）离子迁移）离子迁移（3 3）电极反应）电极反应 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 43 反渗透法反渗透法 反渗透反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂又称逆渗透，一

33、种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的的 膜膜分离操作。分离操作。 淡水的化学位高于盐水化学位淡水的化学位高于盐水化学位 海水淡化海水淡化 软水制备软水制备 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 44 超滤是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力的膜分离过程，过滤精 度在0.005-0.01m范围内， 可有效去除水中的微粒、胶体、细菌、热 源及高分子有机物质。 超滤法超滤法 “UF/RO“UF/RO组合净水技术组合净水技术” 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 45 湿式氧化去除有机物所发生的氧化反应主要

34、属于自由基反应，共经历 诱导期、增殖期、退化期以及结束期四个阶段。在诱导期和增殖期， 分子态氧参与了各种自由基的形成。 氧化还原氧化还原法法 高浓度难降解有机废水生化处理的预处理高浓度难降解有机废水生化处理的预处理 空气氧化空气氧化法法: :湿式氧化法（湿式氧化法（wet air oxidation wet air oxidation 简称简称WAOWAO） l高温下（临界温度为高温下（临界温度为150150370370）) ) l高压高压(0.5(0.520MPa20MPa 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 46 水溶液中能释放出HClO、Cl

35、O-、Cl2的药剂均属于氯系氧化剂。其 中HClO、ClO-、Cl2称为有效氯，也称活性氯。氯系氧化剂的纯度 均以含有的有效氯。 氯化氧氯化氧化法化法 常见常见的氯系氧化剂有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸钠的氯系氧化剂有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸钠溶液溶液和二氧化和二氧化 氯。氯。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 47 l折点氯化法去除氨氮折点氯化法去除氨氮 l消毒消毒 l脱色脱色 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 48 臭氧臭氧氧化法氧化法 臭氧是一种强氧化剂（氧化电位2.07V），其氧化能力仅

36、次于氟，比氧、 氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。 氧化多种有机物，如酚、氰化物氰化物、有机 硫化物，不饱和脂肪族及芳香族化合 物等。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 49 a夺取氢原子，并使链烃羰基化，生成醛、酮、醇或酸； 芳香化合物先被氧化为酚，再氧化为酸。 b打开双键，发生加成反应： c氧原子进入芳香环发生取代反应。 臭氧氧化有机物的机理： 关键pH控制 pH6，直接氧化 pH8，间接氧化 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 50 过氧化氢与二价铁离子作用，能产生羟基自由基，其氧化能力仅次于 氟

37、，能使许多难于生物降解及一般化学氧化法难于氧化的有机物氧化 分解。 过氧化氢过氧化氢法法 “Fenton“Fenton试剂试剂” 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 51 过氧化氢价格较高，单独使用时氧化反应过程过于缓慢过氧化氢价格较高，单独使用时氧化反应过程过于缓慢。 运输、储存安全问题运输、储存安全问题 过氧化氢在线制备过氧化氢在线制备 燃料电池产过氧化氢燃料电池产过氧化氢 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 52 O2+H2O+2e HO2- + OH- H2+ O2 + OH- H2O+ HO2

38、- 在阴极上，氧分子得到在阴极上，氧分子得到2个电子被还原成过氧化氢个电子被还原成过氧化氢 总反应方程式为：总反应方程式为： H2+2OH- 2H2O +2e 在阳极上氢分子失去在阳极上氢分子失去2个电子被氧化成水，个电子被氧化成水， 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 53 产过氧化氢的燃料电池产电的燃料电池 l阴极发生两电子还原反应 l最大的电流密度 l有用化学品 l阴极发生四电子还原反应 国内外燃料电池产过氧化氢研究现状的比较 最大电流密度 (mA/cm2) 电流效率 (%) 过氧化氢产率 mmol/(cm2h) 李俊5300.02 Yamanaka et al 1001002.0 Alcaide et al1301002.5 本课题组50990.6 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物质的脱除水中溶解物质的脱除 54 零价铁法还原去除Cr()。 常用的还原剂是金属（如铁屑、锌粒、铝 粉和