环境化学受污染环境修复.ppt

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* §7.3.2 高锰酸钾氧化法 1、性质简介 高锰酸钾是一种常用的氧化剂,高锰酸钾在酸性溶液中具有很强的氧化性,反应式为 MnO4- + 8H+ + 5e-= Mn2+ + 4H2O 其标准氧化还原电位为E0=1.51V。高锰酸钾在中性溶液中氧化性比在酸性溶液中低得多,反应式为 MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH- E0=0.588V §7.3 化学氧化技术 * §7.3.2 高锰酸钾氧化法 2、氧化有机污染物的机理 高锰酸钾参加氧化反应的机理相当复杂,且反应种类繁多,影响反应的因素也较多。对同一个反应,介质不同,其反应机理也可能不同。如高锰酸根离子与芳香醛的反应,在酸性介质中按氧原子转移机理,而在碱性介质中在按自由基机理进行;另外某一个反应有时也很难用单一的机理来说明,如高锰酸根离子与烃的反应,反应过程中发生了氢原子的转移,但产物却生成了自由基,故反应过程中又包含了自由基反应。 §7.3 化学氧化技术 * §7.3.3 臭氧氧化技术 1、性质简介 臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺激性气味的浅蓝色气体,臭氧具有极强的氧化性能,在酸性介质中氧化还原电位为2.07V,在碱性介质中为1.27V,其氧化能力仅次于氟,高于氯和高锰酸钾。基于臭氧的强氧化性,且在水中可短时间内自行分解,没有二次污染,因此是理想的绿色氧化剂。 §7.3 化学氧化技术 * §7.3.3 臭氧氧化技术 2、臭氧氧化有机污染物的机理 (1)臭氧分子直接氧化反应 臭氧分子的结构呈三角形,中心氧原子与其他两个氧原子的距离相等,在分子中有一个离域π键,臭氧分子的特殊结构使得它可作为偶极试剂、亲电试剂和亲核试剂。 (2)自由基反应 臭氧在碱性环境等因素作用下,产生活泼的自由基,主要是.OH自由基,与污染物反应。 §7.3 化学氧化技术 深度氧化技术(advanced oxidation process,AOP),是指在体系中能产生具有高度反应活性的自由基(如羟基自由基,?OH),充分利用自由基的活性,快速彻底地氧化有机污染物。该方法具有良好的应用前景。 * §7.3.4 过氧化氢及Fenton氧化技术 1、性质简介 过氧化氢是一弱酸性的无色透明液体,它的许多物理性质和水相似,可与水任意比例混合,过氧化氢的水溶液也叫双氧水。当过氧化氢的质量分数达到86%时,要适当进行其安全处理,防止爆炸。在处理污染物时,一般使用35%的过氧化氢。 §7.3 化学氧化技术 * §7.3.4 过氧化氢及Fenton氧化技术 1、性质简介 (1)过氧化氢单独氧化 ①产品稳定,储存时每年活性氧的损失低于1%; ②安全,没有腐蚀性,能较容易地处理液体; ③与水完全混溶,避免了溶解度的限制或排出泵产生气栓; ④无二次污染,能满足环保排放要求; ⑤氧化选择性高,特别是在适当条件下选择性更高。 §7.3 化学氧化技术 * §7.3.4 过氧化氢及Fenton氧化技术 2、反应路径及影响因素 (1) Fenton试剂 过氧化氢与亚铁离子结合形成的芬顿(Fenton)试剂,具有极强的氧化能力,其氧化机理主要是在酸性条件下,利用亚铁离子作为过氧化氢分解的催化剂,反应过程可以生成反应活性极高的氢氧自由基,其具有很强的氧化能力。氢氧自由基可进一步引发自由基链反应,从而降解大部分有机物,甚至使部分有机质达到矿化。 §7.3 化学氧化技术 过氧自由基反应的一般过程为: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO? + OH- (1) Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HOO? + H+ (2) Fe2+ + HO? → Fe3+ + OH- (3) Fe3+ + HOO? → Fe2+ + O2 + H+ (4) Fe2+ + HOO? → Fe3+ + HO2- (5) HO? + H2O2 → HOO?+ H2O (6) HOO? + H2O2 → HO?+ H2O + O2 (7) §7.3 化学氧化技术 * §7.3.4 过氧化氢及Fenton氧化技术 2、反应路径及影响因素 (2)Fenton试剂 Fenton试剂是在酸性条件下发生作用的,因此对环境条件要求比较苛刻。下面是影响Fenton反应的主要条件。 A:pH的影响—酸性 ; B:H2O2

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