环境工程技术与应用课件：第02章 化学氧化3-二氧化氯氧化

1、3.3.1 二氧化氯的强氧化性3.3.2 二氧化氯在水处理中的应用3.3.3 二氧化氯氧化技术的工业应用200910123.3 二氧化氯氧化3.3.1 二氧化氯的强氧化性(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，生成多种强氧化剂: HClO3、HClO、C12、H2O2等，并能产生多种氧化能力极强的活性基团

2、(即自由基)。(2) 二氧化氯对有机物氧化降解过程二氧化氯在水中分解后产生的自由基，能激发有机物分子中活泼氢，通过脱氢反应生成R自由基，成为进一步氧化的诱发剂；羟基取代反应将芳烃上的-SO3H、-NO2等基团取代下来，生成不稳定的羟基取代中间体，此羟基取代中间体易于发生开环裂解，开环后不断降解，直至完全分解为无机物； 对色素中的某些基团有取代作用，对色素分子结构中的双键有加成作用。 (3) 有机物氧化降解三个阶段1) 反应阶段初期：首先出现苯环的羟基化合物、邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌；2) 第二阶段：出现的产物是苯环结构破坏后的二元酸，开始以顺丁烯二酸为主，浓度较高，随着氧化逐渐深入，碳链继续

3、断开，生成小分子羧酸，如草酸和甲酸等；3) 第三阶段：为深度氧化阶段，中间产物锐减，产物以二氧化碳为主。即有机物结构降解的趋势为：苯环类有机物 + 苯环烃基化 开环生成羧酸 二氧化碳。(4)二氧化氯对芳烃化合物氧化能力1. 当苯环上有给电子基团时，氧化降解效果好；2. 当苯环上是吸电子基团时，氧化降解效果稍差；3. 难易程度依次为：羟基、甲氧基、胺基、硝基、氯代基；4. 对含苯环的化合物有较好的降解解毒性能，但不易使有机物完全矿化，有中间产物生成，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 二氧化氯在水处理中的应用（1）水的消毒（2）对水中THM的控制（3）杀菌灭澡性能

4、（1）水的消毒二氧化氯是目前使用的消毒剂中最理想的杀菌消毒剂之一, 国外称之为第四代消毒剂。它具有杀菌广谱、有效浓度低、作用速度快、无色、无臭、无毒、使用安全等优点, 广泛作为杀菌消毒剂、防臭防霉剂、食品保鲜剂、水质净化剂使用。二氧化氯杀菌原理：二氧化氯与微生物接触时，能释放出新生态氧及次氯酸分子, 是一种特强氧化剂。通过微生物膜到内部, 使蛋白质中的氨基酸氧化分解, 破坏微生物的酶系统达到抑制生长和杀灭细菌、真菌、藻类等。而且, 二氧化氯对高等动物细胞结构基本无影响。此外, 其残留生成物为水、氯化钠和微量二氧化碳、有机糖等无毒物质。因此,作为一种杀菌消毒剂，二氧化氯的性能明显地优于一般的含氯

5、制剂。2）对水中THM的来源与控制 THMsTHMs为三卤甲烷类，是致癌物，是氯气对水消毒为三卤甲烷类，是致癌物，是氯气对水消毒过程中形成的有机衍生物。其形成原因是氯气与过程中形成的有机衍生物。其形成原因是氯气与THMTHM的前体（水中有机物），发生亲电取代反应，生成卤的前体（水中有机物），发生亲电取代反应，生成卤代化合物代化合物THMsTHMs。二氧化氯消毒，不会产生氯化反应，。二氧化氯消毒，不会产生氯化反应，甚至可使甚至可使THMTHM的前驱物分解，从而保持水中的前驱物分解，从而保持水中THMTHM的浓度的浓度处于最低。处于最低。饮用水水质面临的一些问题：饮用水水质面临的一些问题：（a）不

6、断出现新的病原微生物因子；）不断出现新的病原微生物因子；（b）化学成分数量的急剧增加。）化学成分数量的急剧增加。19771977年报导：年报导：19701970年以前，有年以前，有100100多种有机物在水中被检测出多种有机物在水中被检测出来；来；19751975年末，数目超过年末，数目超过15001500种，其中有种，其中有400400500500种在世界范种在世界范围内的水中被检出过。围内的水中被检出过。JAWWAJAWWA，6969：News63(1977)News63(1977)。19811981年报导：世界范围内的调查结果，坚定了年报导：世界范围内的调查结果，坚定了22212221种

7、合成有机种合成有机物，有物，有765765种在饮用水中。其中种在饮用水中。其中2020中为公认的致癌物，中为公认的致癌物，2323种为种为可疑的致癌物，可疑的致癌物，1818种为癌的促进剂，种为癌的促进剂，5656种为诱变剂。种为诱变剂。JAWWAJAWWA，73:370(1981)73:370(1981)。（3）杀灭水中澡类 循环冷却水的处理，要求具有杀菌、灭藻、缓蚀、阻垢等作用7070年代欧美已普遍采用二氧化氯处理饮用水。二氧化年代欧美已普遍采用二氧化氯处理饮用水。二氧化氯在冷却水处理中的应用也只是氯在冷却水处理中的应用也只是7070年代中期才开始年代中期才开始, , 近十年来二氧化氯在冷

8、却水微生物控制方面的应用报近十年来二氧化氯在冷却水微生物控制方面的应用报道较多道较多, ,用二氧化氯来代替氯进行杀菌灭藻处理用二氧化氯来代替氯进行杀菌灭藻处理, ,能大能大大改善冷却水系统粘泥沉积和腐蚀控制。大改善冷却水系统粘泥沉积和腐蚀控制。3.3.3 二氧化氯氧化的工业应用 二氧化氯在印染废水脱色和处理医院废水时，具有良好的效果 （1）印染废水处理印染废水及其特点：（注意与染化废水的区别） 色度大，成分复杂：含有染料、浆料、助剂、纤维、果胶、无机盐等；染料成分和种类多，处理方法的难度较大。 染料种类：直接染料、酸性染料、活性染料、还原染料、分散染料、阳离子染料，硫化燃料等。(偶氮类) 废水 格栅 混凝沉淀 混凝剂 ClO2氧化 ClO2发生器 污泥浓缩 沉淀池排放调节池 压滤机上清液上清液 干污泥处置根据某印染厂废水的实际废水特性，