第三章污水的化學處理

3.1化學混凝法3.2中和法3.3化學沉淀法3.4氧化還原法3.5電化學法3.6消毒§31化學混凝法(Cogulation)

去除對象:

水中細小的懸浮物和膠體污染物質

混凝目的：

投加混凝劑使膠體脫穩，相互凝聚生長成大礬花；

水處理中主要雜質：

粘土（50nm-4

m）細菌（0.2

m-80

m）病毒（10nm-300nm）蛋白質（1nm-50nm）腐殖酸§31.1混凝原理（1）膠體結構（雙電層結構）A、電位離子層：膠核表面，吸附了一層帶同號電荷的離子；B、反離子層：電位離子層外吸附了電量與電位離子層總電量相同，而電性相反的離子；

吸附層擴散層C、滑動面：吸附層與擴散層的交界面；D、膠體的電動電位

：指膠粒與擴散層之間的電位差；

電動電位

膠體脫穩凝聚E、總電位：膠核表面的電位離子與溶液主體之間電位差；F、膠體粒子的結構式Fe（OH)3

膠體分散系膠團結構：(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+AgNO3+KI→AgI+KNO3KI過量[(AgI)mnI-,(n-x)K+]x-xK+膠核膠粒膠團吸附層擴散層（2）膠體的穩定性A定義：

膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態的特性;B分類：動力學穩定性：

顆粒布朗運動對抗重力影響的能力；——粒子越小，動力學穩定性越強；聚集穩定性：

膠體粒子之間不能相互聚集的特性；—靜電作用和水化膜的作用阻礙膠體粒子的聚合，—膠體的穩定性關鍵在于聚集穩定性；—膠體的電動電位越高，膠體的穩定性越高；（3）DLVO理論德加根（Derjaguin）、蘭道（Landon）伏維（Verwey）、奧貝克（Overbeek）膠體的穩定性和凝聚：

可由兩膠粒間的相互作用和距離來評價距離>OA(穩定)靜電斥力占優勢距離<OA(凝聚)范德華引力占優勢（4）混凝機理

◆壓縮雙電層（加入電解質進行脫穩）

電解質加入使膠粒帶電荷數

壓縮雙電層使擴散層厚度降低降低電動電位

穩定性

凝聚

凝聚能力離子價數6

◆吸附電中和—膠核表面直接吸附帶異號電荷的離子、膠粒等來降低電動電位，使膠體脫穩；◆吸附架橋作用—高分子物質和膠粒，以及膠粒與膠粒之間的架橋；高分子絮凝劑投加后，通?？赡艹霈F以下兩個現象：①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；②但投加過多，會出現“膠體保護”現象；

◆網捕作用—金屬氫氧化物形成過程中對膠粒的網捕；（5）混凝過程：凝聚和絮凝（CogulationandFlocculation）凝聚：指使膠體脫穩并聚集為微絮粒（10m）的過程；特點：劇烈攪拌，瞬間完成；絮凝：指微絮粒通過吸附、卷帶和橋連而成長為更大的絮體（0.6-1.2mm）的過程。特點：需要一定時間，攪拌從強到弱；（6）混凝劑和助凝劑I、混凝劑

基本要求：

混凝效果好；對人體健康無害；使用方便；貨源充足，價格低廉；

分類：無機、有機、微生物類當廢水低濁度時，宜先投其他混凝劑；當廢水濁度高時，應先投加PAM。應盡量采用較低的濃度。陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）陰離子聚丙烯酰胺(APAM)淀粉、動物膠、甲殼素微生物絮凝劑

人工合成有機天然簡單無機鋁鹽：絮粒較輕而疏松、適宜pH：5.5-8、投加量大；聚合鋁：絮凝體形成快、比重大、沉降性好、投藥量低；簡單無機鐵鹽：絮粒在水中沉淀速度快、適宜pH：5-11、但腐蝕性強，處理后的水帶色；聚合鐵：用量小、絮凝體沉降性能好、處理后水中鐵殘留量低、腐蝕性較小；硫酸鋁明礬聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS）三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵聚合硫酸鐵(PFS)聚合氯化鐵(PFC)

鋁系無機鐵系電荷密度小且易發生降解而失去活性。聚丙烯酰胺簡稱PAM(Polyacrylamide)PAM的分子結構通式為：

PAM是線狀水溶性高分子，其分子量在300-1800萬陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)(Cationic

Polyacrylamide)陰離子聚丙烯酰胺（APAM）(Anionic

Polyacrylamide)-+-+——土豆、玉米、小麥具有高含量淀粉——直鏈淀粉的絮凝性能高于支鏈淀粉

淀粉類甲殼質（殼聚糖-CHITOSAN）——從蝦殼和蟹殼中提??；對混凝劑而言，廢水處理時（帶負電膠體）（1）普通電解質只有壓縮雙電層和吸附電中和作用；（2）高分子物質A、陽離子型（帶正電荷）聚合電解質，具有電中和作用和吸附架橋功能。B、非離子型（不帶電荷）或陰離子型（帶負電荷）聚合電解質，只能起吸附架橋作用。II、助凝劑

酸堿類：調整水的pH值，如石灰、硫酸；加大礬花的粒度和結實性：如活化硅酸、骨膠等；氧化劑類：破壞干擾混凝的物質（有機物）；如投加Cl2和O3等；(7)混凝影響因素

水溫；

◆無機鹽混凝劑水解是吸熱反應，低溫水混凝劑水解困難；◆低溫水的粘度大，水中雜質顆粒的布朗運動減弱，碰撞機會減少，不利膠體脫穩凝聚；◆水溫低時，膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體凝聚；

水的pH；

◆無機鹽水解造成pH的下降，影響水解產物形態；◆最佳pH處的混凝效果最好、反應速度最快；A113O4(OH)24(H2O)127+聚合鋁中最佳絮凝成分

水中雜質；

◆水中雜質濃度低，顆粒間碰撞機會減少，混凝效果差；

對策：1）加高分子助凝劑；2）加粘土；

水力條件

◆攪拌強度◆攪拌時間

（8）混凝動力學-------顆粒間的碰撞是混凝的首要條件；I、異向絮凝（PerikineticFlocculation）

由布朗運動造成的碰撞；

顆粒的碰撞速率：II、同向絮凝(OrthokineticFlocculation)

由水力或機械攪拌產生的流體運動造成的碰撞；

顆粒的碰撞速率：III、混凝控制指標

用G來判斷混合和絮凝的程度；

混合（凝聚）過程：平均G=500-1000s-1時間T=10-30s；

絮凝過程：平均G=10-100s-1；

時間T=10-30min；平均GT=104-105；§3.1.2混凝工藝一般流程

混凝劑配制定量投加原水混合反應處理水泥渣混凝工藝流程固液分離§3.1.3化學混凝的設備

I、投配設備（1）溶解池：A、作用：完成混凝劑的溶解B、攪拌裝置：

機械攪拌

壓縮空氣攪拌：

水泵攪拌：（2）溶液池：用于貯備已溶解好的混凝劑溶液（3）計量設備:（4）藥劑投加設備：II、混合設備（1）水泵混合：利用水泵葉輪高速旋轉混合。（2）隔板式混合:急劇的收縮和擴散,形成渦流,實現充分混合;（3）機械混合：用電動機帶動槳板或螺旋槳進行強烈攪拌；

III、反應設備（1）隔板反應池（2）機械攪拌反應池

§3.1.4化學混凝的應用（1）混凝沉淀法處理絲綢印染廢水；

（2）混凝沉淀法處理造紙廢水

§3.2中和法(Neutralization)

§3.2.1概述I．酸堿廢水的來源及其危害★酸性廢水：化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤加工廠及金屬酸洗車間★堿性廢水：

印染廠、金屬加工廠、煉油廠、造紙廠●危害：(1)腐蝕管道(2)毀壞農作物(3)危害漁業生產(4)破壞生物處理系統的正常運行II．中和方法（1）酸性廢水的中和方法可分為：①、酸性廢水與堿性廢水互相中和；②、藥劑中和；③、過濾中和；（2）堿性廢水的中和方法可分為：①、堿性廢水與酸性廢水互相中和；②、藥劑中和（加酸）③、煙道氣中和；III、中和劑A、酸性廢水中和劑：蘇打、苛性鈉、石灰、石灰石、白云石等B、

堿性廢水中和劑：鹽酸、硫酸、酸性廢氣；

§32.2酸堿污水相互中和；（1）酸性或堿性廢水需要量aQ1C1=bQ2C2式中Q1—酸性廢水流量，L／h； C1—酸性廢水酸的摩爾濃度，mol／L； Q2—堿性廢水流量，L／h； C2—堿性廢水堿的摩爾濃度，mol／L。a，b—分別堿和酸的反應系數；（2）中和設備

中和設備可根據酸堿廢水排放規律及水質變化來確定。

集水井(或管道、混合槽)水質水量變化較小，pH要求較寬；

連續流中和池

水質水量變化不大，pH要求高時；

間歇式中和池

水質水量變化較大，無法保證出水pH要求；§32.3投藥中和法；I.酸性廢水的藥劑中和處理（1）酸性廢水中和劑：石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸鈉、苛性鈉、氧化鎂等。常用者為石灰。（2）中和反應H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O 2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2+2H2O2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O2CH2COOH+Ca(OH)2=Ca(CH2COO)2+2H2OFeCl2+Ca(OH)2=Fe(OH)2+CaCl2PbCl2+Ca(OH)2=Pb(OH)2+CaCl2（3）中和劑用量

式中：Ga—藥劑總消耗量， kg/d； Q—酸性廢水量，m3/d； C1—廢水含酸濃度，kg/m3； C2—廢水中需中和的酸性鹽濃度，kg/m3； a1—中和1kg酸所需的堿量，kg/kg； a2—中和1kg酸性鹽所需的堿性藥劑量，kg/kg； K—不均勻系數；一般為1.05-1.10 α—中和劑的純度，%（4）藥劑中和處理工藝流程中和劑沉淀池機械脫水或污泥趕干化場出水廢水混合反應池圖3-10藥劑中和處理工藝流程（5）主要裝置A、投藥裝置B、混合反應裝置C、沉淀池D、沉渣脫水裝置污泥II、堿性廢水的藥劑中和處理（1）中和劑硫酸、鹽酸、硝酸等。常用的藥劑為工業硫酸，工業廢水酸更經濟。有條件時，也可以采取向堿性廢水中通入煙道氣的辦法加以中和。（2）中和反應：2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O2NH4OH+H2SO4(NH4)2SO4+2H2O2NaOH+CO2+H2ONa2CO3+2H2O2NaOH+SO2+H2ONa2SO3+2H2O§3.2.4過濾中和法I、定義：酸性廢水流過堿性慮料時與濾料進行中和反應的方法為過濾中和法。II、適用對象：用于酸性廢水的中和處理。III、濾料：石灰石、大理石、白云石。IV、類型：普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池、滾筒中和濾池。（1）普通中和濾池A、類型：平流式

豎流式:升流、降流

B、設計參數

濾料粒徑一般為30-50mm；

過濾速度一般不大于5m/h；

接觸時間不小于10min；

濾床厚度一般為1-1.5m；C、適用范圍：不適應于中和濃度高的酸性廢水（2）升流式膨脹濾池A、組成部分：底部進水裝置卵石墊層濾料層清水層出水槽B、作用過程：C、設計參數①、底部配水裝置，當采用大阻力穿孔管布水系統時，孔徑為9~12mm，孔距及孔數根據計算確定。②、卵石承托層厚為0.15-0.2m，粒徑為20-40mm。③、濾料粒徑一般采用0.5-3mm。④、濾層厚度在運轉初期采用lm，每班加料2-4次，最終換料時一般不小于2m。濾料膨脹率采用50％，頂部清水層一般為0.5m。⑤、濾柱總高3m左右，直徑不大于2m，至少應設1個備用柱以備倒床換料。⑥、恒速濾柱的濾速為60~70m／h，變速濾柱下部濾速130~150m／h，上部40~60m／h。（3）滾筒式中和濾池§3.3化學沉淀法(ChemicalSedimentationMethods)§3.3.1基本原理在一定溫度下，難溶化合物MmNn的飽和溶液中，其沉淀—溶解平衡可表示為：令MmNn的溶解度為S（mol/L），則[Mn+]=mS，[Nm-]=nS 故Ksp=(mS)m(nS)n

沉淀形成的條件:◆[Mn+]m[Nm-]n<Ksp：溶液為不飽和溶液，無沉淀析出；◆[Mn+]m[Nm-]n=Ksp：溶液為飽和溶液，無沉淀產生，溶解與沉淀的動態平衡；◆[Mn+]m[Nm-]n>Ksp：溶液為不飽和溶液,沉淀從溶液中析出；§3.3.2化學沉淀法類型（1）氫氧化物沉淀法I、基本原理水在25℃的離子積：Kw=[H+][OH-]=1×10-14

124365798111012-7-6-5-4-3-2-1Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Ni2+Fe2+Cd2+Mn2+Lg[Mn+]pHKspFe(OH)33.2×10-38Al(OH)31.3×10-33Cr(OH)36.3×10-31Cu(OH)25.0×10-20金屬離子溶解度與pH的關系[Mn+]相同時，Ksp

，析出氫氧化物沉淀的pH

；

同一金屬離子，[Mn+]

，析出氫氧化物沉淀的pH

;II、氫氧化物沉淀法處理鉛鋅冶煉廠廢水第一沉淀池反應池第三沉淀池出水水廢圖鉛鋅冶煉廠廢水處理工藝流程第二沉淀池石灰、漂白粉沉渣9.9-11.0<0.022<0.1<0.091.79<0.6處理后(mg/L)6.4-7.80.73-2.200.551.68-10.2383.48-2.021.06-19.68處理前(mg/L)pHCNAsCdZnpb

水質取樣pH=9.5-10.5（2）硫化物沉淀法I、基本原理金屬硫化物的溶解平衡式為：以硫化氫為沉淀劑時，硫化氫分兩步電離，其電離方程式如下：【例題分析】例:向含鎘廢水中通入硫化氫氣體并達到飽和,調整pH值達8.0，求水中剩余Cd2+濃度。已知：K1=9.1×10-8，K2=1.2×10-15，Ksp=7.9×10-27

II、硫化物沉淀法在含汞廢水處理中的應用堿性條件下,投加硫化鈉及聚凝劑硫酸亞鐵（3）鋇鹽沉淀法A、用途：主要用于處理含六價鉻的廢水；B、沉淀劑：碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等C、主要反應:(KBaCO3=8.0×10-9,KBaCrO4=2.3×10-10)

（4）鐵氧體法(FerriteMethod)I、鐵氧體：

具有高的導磁率和高的電阻率;

具有一定晶體結構;

復合氧化物;

是一種重要的磁性介質;

組成可表示:BO·A2O3，(B代表2價,A代表三價金屬)

如磁鐵礦（FeO·Fe2O3）就是一種天然的尖晶石型鐵氧體。II、鐵氧體沉淀法指向廢水中投加亞鐵鹽，通過工藝條件控制，使廢水中多種重金屬離子與鐵鹽形成穩定鐵氧體共沉淀。采用固液分離手段，達到去除重金屬離子的目的。III、工藝過程A、投加亞鐵鹽：為了形成鐵氧體，需要有足量的Fe2+和Fe3+。投加亞鐵鹽(FeSO4)的作用：

①補充Fe2+；②通過氧化，補充Fe3+；③如水中含Cr6+，則將其還原為Cr3+，作為形成鐵氧體的原料之一。B、加堿沉淀：pH值控制在8-9時，各種難溶金屬氫氧化物可同時沉淀析出。ΔFe(OH)3

FeOOH+H2O

FeOOH+Fe(OH)2FeOOH·Fe(OH)2ΔFeOOH·Fe(OH)2+FeOOHFeO·Fe2O3

+2H2OD、固液分離分離鐵氧體沉渣的方法有3種：①沉淀過濾；②離心分離；③磁分離；E、沉渣處理C、充氧加熱，轉化壞淀；IV、工藝特點：A、優點:①能一次脫除廢水中的多種金屬離子；②設備簡操作方便；③硫酸亞鐵的投量范圍大，對水質的適應性強；④沉渣易分離、易處置(回收利用或貯存)；

Ｂ、缺點是：①不能單獨回收有用金屬；②需要消耗相當多的硫酸亞鐵、一定數量的氫氧化鈉及熱能，處理成本較高；③出水硫酸鹽濃度高；§3.4氧化還原法(OxidationReduction)§3.4.1氧化法I、藥劑氧化法（1）氧化劑：a、活潑非金屬中性分子，如O2、O3、Cl2

b、含氧酸根陰離子及高價金屬離子，ClO-、Fe3+、MnO4-（2）處理對象：a、無機物：CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等離子；b、有機物：酚、醇、醛、油類等；（3）空氣氧化法

定義：就是把空氣鼓入廢水中，利用空氣中的氧氣氧化廢水中的污染物；

特點：

A、降低pH值，有利于空氣氧化；

強堿性（pH=14）溶液中的半反應為：

O2+2H2O+4e=4OH-E0=0.401v

中性和強酸性溶液中半反應為：

O2+4H++4e=2H2O 中性（pH=7）E0=0.815v 強酸性（pH=0） E0=1.229v

B、提高溫度和氧分壓，可以增大電極電位；

C、添加催化劑，反應活化能降低，有利于氧化反應進行；

應用

A、地下水除鐵、錳：

B、工業廢水脫硫：（4）堿性氯化法（用于CN-的去除）A、氧化劑（ClO-）：次氯酸鈉、漂白粉、液氯；B、氧化類型：

局部氧化(pH=12-13)

CN-

+ClO-+H2O

CNCl+2OH-(slow)

CNCl+2OH-

CNO-

+Cl-+H2O(fast)

完全氧化(pH=6-7)2NaCNO+3HOCl=2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O2CNCl+2HOCl+H2O=2CO2+N2+4HClExample.HowmuchCl2mustbesuppliedtooxidize130mg/lcyanide(CN-)givenaflowof10,000l/d?(a)ConsideroxidationtoCNO-.(b)ConsidercompleteoxidationtoCO2andN2

Solution

Recation1:CN-+ClO-+H2O

CNCl+2OH-

Recation2:CNCl+2OH-

CNO-

+Cl-+H2OCombineReactions1and2togiveanoverallreactionof

CN-toCNO-

:(Reaction1+Reaction2)

CN-+ClO-

CNO-

+Cl-(Cl2+H2O

HOCl+HCl)[Cl2]

=(130/1000)/26=5.010-3mol/lFinally,fora10,000l/dflow:Cl2=(5.010-3mol/l10,000l/d71)/1000=3.55kg/d（b）ConsiderRecation3:

2CNO-+3HOCl=2CO2+N2+3Cl-+H2O+H+

(

5.010-33/2)(10,000l/d)(71/1000)=5.33kgCl2/dandtotalrequirementis:Cl2

=3.55+5.33=8.88kg/d（5）臭氧氧化法(Ozone)

臭氧的性質A、氧化能力（如表）B、溶解性：水中溶解度比純氧高10倍，比空氣高25倍C、毒性：對眼及呼吸器官有強烈的刺激作用；D、穩定性：易分解E、腐蝕性：用耐腐材料氧化劑方程式氧化電極電位?OH臭氧過氧化氫高錳酸根二氧化氯氯氣OH+H++e=H2OO3+2H++2e=H2O+O3

H2O2+2H++2e=2H2OMnO4-+8H++5e=Mn2++4H2OClO2+e=Cl-+O2

Cl2+2e=2Cl-2.802.071.771.521.501.30各種氧化劑的電極電位

臭氧的制備：無聲放電制法其原理為：O2+e-→2O+e-3O→O3O2+O=O3O3+O→2O2

特點：①可達到降低COD,無二次污染；②殺菌、增加溶解氧；③脫色除臭；④處理成本高；

廢水處理中的應用

印染廢水處理：用于脫色發色基團：不飽和的原子團；如：偶氮基、羧基、硝基、亞硝基等；脫色機理：不飽和鍵的斷裂；

含氰廢水處理：2KCN+3O3

2KCNO+2O2

2KCNO+H2O+3O3

2KHCO3+N2

+3O2

含酚廢水的處理（6）濕式氧化(WAO－WetAirOxidation)A、定義：在高溫（150-350C

）和高壓(5-20MPa)下，用空氣中的氧來氧化廢水中溶解和懸浮有機物和還原性無機物的一種方法。B、作用機理：

氧溶解度和傳質系數的提高；

自由基反應誘導期、增殖期、退化期、結束期C、應用：①各類難生物降解的高濃度有機廢水；②還原性無機物(CN-、SCN-、S2-)自由基反應：（1）誘導期：RH+O2→R?+HOO?2RH+O2→2R?+H2O2（2）增殖期：R?+O2→ROO?ROO?+RH→ROOH+R?（3）退化期：ROOH→RO?+HO?ROOH→RO?+R?+H2O（4）結束期：

R?+R?→R—R

ROO?+R?→ROORROO?+ROO?→ROH+R1COR2+O2Ｄ、發展方向：

催化濕式氧化（CatalyticWetAirOxidation）貴金屬、稀土等作催化劑；

超臨界濕式氧化(SupercriticalWetOxidation)；Tc=400-600CPc=25-40MPa(超臨界狀態)固體液體氣體三相點647.3K373K273.16K10MPa0.6MPa25MPa超臨界流體水的存在狀態圖溶質普通水超臨界水無機物有機物氣體大部分易溶大部分微溶或不溶大部分微溶或不溶不溶或微溶易溶易溶化合物名稱分解結果%化合物名稱分解結果%二噁英氯代甲苯DDT>99.9999>99.998>99.997CCl多氯聯苯(PCB)1,1,1-三氯代乙烷>99.53>99.99999>99.9999氯化有機物在超臨界水氧化后的分解結果超臨界水與普通水溶解度的對比Ｅ、優點：①適用范圍廣；②處理效率高；③二次污染低；④氧化速度快；⑤裝置?。虎蘅苫厥漳芰亢陀杏梦锪?；II、光化學氧化（1）光氧化的基本原理

光氧化：水溶液中有機物通過直接吸收光而變為激發態分子或直接與O2作用或裂解成自由基再與O2作用； AY+hυ→AY* AY*→A·+Y·,A·+Y·+O2→產物AY*+O2→產物（若干步）光化學氧化系統A、UV/H2O2

反應機理：脫氫反應：親電加成

電子轉移RH+?OH→H2O+?R→進一步氧化

+?OH→→+HCl

?OH+RX→?RX++OH-

B、UV/O3反應機理：

C、UV/O3/H2O2反應機理：H2O2+H2O2→H3O++HO-2O3+H2O2→?OH+HO2?+O2

O3+HO-2→?OH+O-2?+O2O3+O-2→O-3+O2

O-3+H2O→?OH+HO-

+O2D、UV/Fenton氧化法Fenton試劑：亞鐵離子和過氧化氫

H2O2+hv→2?OHFe2++hv→Fe3+→Fe(OH)2+(pH=5.5)Fe(OH)2+→Fe2++?OHFe2++

H2O2→Fe3++OH-+?OHFe3++

H2O2→Fe2++HO2?+H+Organ+?OH→CO2+H2O+其他產物（２）二氧化鈦光催化氧化(非均相體系)

AkiraFujishima作用機理 光催化氧化是在水中加入一定量的半導體催化劑（TiO2或CdS），催化劑在紫外光輻射下產生自由基，氧化有機污染物和無機污染物。

光催化氧化的影響因素催化劑：N型半導體（TiO2、ZnO、CdS、WO3等）

TiO2：金紅石型、銳鈦型（催化活性高）；

顆粒尺寸：粒徑

比表面積

活性

銳鈦型:

四方晶系，每個八面體與周圍8個八面體相連接；連接方式：4個共邊，4個共頂角，4個TiO2分子組成一個晶胞。金紅石型:四方晶系，每個八面體與周圍10個八面體相聯連接方式：2個共邊，8個共頂角，2個TiO2分子組成一個晶胞。光源和光強：

光源：只有波長小于390nm的光子才能激發它；光強：低光強：有機物降解速率與光強呈線性關系；高光強：降解速率與光強平方根呈線性關系；pH值：影響有機物的降解；酸性：TiO2表面帶正電；堿性：TiO2表面帶負電；外加氧化劑：H2O2、K2S2O8（電子浮獲劑）

H2O2+e-HO+OH-

S2O82-

+e-SO42-+SO4

-

鹽

Cl-、HCO3-、CO32-光催化活性的提高

貴金屬的表面沉積：

電子從TiO2向金屬上擴散，電子在金屬上的富集，從而抑制了電子和空穴的復合；

半導體中摻雜影響對TiO2進行Cr6+、Cu2+、Fe3+、V4+、Ru3+、Mn2+、Pb2+、W6+等離子的摻雜，將激發光的波長范圍擴大到可見光區促進TiO2微粒光生電子-空穴對的有效分離；

TiO2光敏化

有機染料，葉綠素，腐殖酸，富里酸等都可吸收可見光作敏化劑，吸附于光催化劑表面，從而擴大激發波長范圍，增加光催化反應的效率；

TiO2與其它半導體復合

能使電荷與空穴有效分離，形成更有效的光催化劑。CdS/TiO2、SnO2/TiO2、WO3/TiO2、TiO2/Fe2O3、TiO2/PbS、CdS/ZnO、SiO2/TiO2

導體Eg≥5eV空帶禁帶滿帶價帶Eg≤3eV半導體絕緣體導帶⑤

光電催化廢水處理中的應用有機物降解：鹵代芳烴、多環芳烴、硝基芳烴等；無機物：CN-、Cr2O72-、Hg2+、Pb2+、Ag+；飲用水的深度處理：微量難降解有機物的去除；（３）光敏化氧化:SS*hvS*+ASA*++氧化劑產物A*B·C·A*+氧化劑產物光氧化特點（1）氧化能力強，可有效分解難生物降解的有毒有機物（2）利用光照射可以加強某些氧化劑的氧化能力；（3）通常不產生二次污染；（4）工藝簡單，操作方便；（5）投資大，適于小規模深度處理;§3.4.2藥劑還原法（1）常用的還原劑：SO2、硫化鈉、硫化氫、硫代硫、鐵粉、硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵、NaBH4或甲醛等。（2）還原法除鉻A、來源：電鍍、冶煉、制革、化工等工業廢水B、形式：CrO42-(pH>7.6)

、Cr2O72-（pH<4.2）

C、方法：

亞硫酸鈉還原

H2Cr2O7+3Ｎa2SO3

+3H2SO4=2Cr2(SO4)3+3Ｎa2SO4+

8H2O

Cr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3↓+3Na2SO4

硫酸亞鐵還原

H2Cr2O7+6FeSO4

+6H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+

7H2O

Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3CaSO4↓水合肼還原4CrO3+3N2H4=4Cr(OH)3↓+3N2

（3）還原法除汞

金屬還原法Hg2++Zn=Hg+Zn2+

硼氫化鈉還原法（pH=9-12）Hg2++BH4-+

2OH-=Hg↓+3H2

+BO2-§3.5電化學法(電解-Electrolysis)§3.5.1概述

電解：電解質溶液在電流作用下，進行電化學反應的過程；陽極：得電子，使陰離子失去電子而被氧化；陰極：失電子，使陽離子得電子而被還原；作用類型：電化學氧化電化學還原電解上浮電解凝聚(1)法拉第電解定律【例題分析】例3-1一臺600mm180mm38mm石墨板為陽極，有10組雙電極串聯的電解食鹽水發生NaOCl裝置。陽極的電流密度i為50mA/cm2，如以40%的電流效率計算，則電解裝置每晝夜可處理含氰10mg/L的廢水多少噸。解：（1）依據法拉第定律，理論上電解產生的Cl2為：（2）實際Cl2的產量為：17141.740%=6856.68gCl2+2OH-=OCl-+Cl-+H2O（3）實際產生的OCl-的量為：6856.6851.45/(235.45)=4975.69g（4）處理含氰廢水的量：

2CN-+5OCl-=CO2+N2+5Cl-+CO32-

(2/5)(4975.69/51.45)26=1005.77g廢水含氰為10g/m3，則一晝夜可處理廢水1005.77/10=100.6m3(2)分解電壓

使電解正常進行時所需的最小外加電壓；

電解槽本身就是某種原電池；

原電池的電動勢同外加電壓的方向相反；

分解電壓必須大于原電池的電動勢（極化）；極化濃差極化化學極化

(3)電解槽的結構形式和極板電路A、電解槽的結構形式

回流式：

翻騰式：B、極板電路

單極性板電路

雙極性板電路§3.5.2電化學氧化法（處理含氰廢水）◆直接氧化：陽極接受電子、相當于氧化劑，氧化水中污染物；A、CN-+2OH--2e=CNO-+H2OB、CNO-+2H2O=NH4++CO32-（副反應）C、2CNO-+4OH--6e=N2+2CO2

+2H2O◆間接氧化：陽極反應產生氧化劑來氧化水中污染物；