《亚硫酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应动力学研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《亚硫酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应动力学研究.pdf(69页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 江苏大学硕士学位论文 摘要 近年来国民经济的快速发展,能源的消耗也在不断的加大,煤炭资源的消费 正日益的剧增,造成S 0 2 持续大量排放,已经成为环境污染负担的一个重要因素 之一,使面临的大气污染物S 0 2 的处理的形式越来越严峻。氨法烟气脱硫是一种 有效处理S 0 2 的方法,而且产生的副产物可以通过适当的方法使之转化为具有良 好经济效益的化肥原料硫酸铵,可以节约污染处理成本,也满足社会可持续发展 的要求。 传统的处理氨法脱硫副产物亚硫酸铵的方法均为大量鼓风强制氧化方法,但 是氧化的周期长,对高浓度的亚硫酸铵浆液氧化率低,而且能耗相当大。针对这 一现状,实验采用了臭氧对其进行了非催化氧
2、化研究,考察了反应温度、p H 、亚 硫酸铵初始浓度、臭氧流量等因素对亚硫酸铵的氧化率和氧化速率的影响。根据 试验所得结果,对臭氧氧化应用工艺进行了初步设计。此外,对亚硫酸铵氧化的 反应动力学进行了深入研究,并对臭氧氧化亚硫酸铵机理作了探讨。 实验结果表明,在亚硫酸铵初始浓度为低浓度时,其氧化率都比较高,反之, 氧化率低。温度在不高于6 0 “ C 时,氧化率有所增加但变化不大。溶液的p H 一般 在偏碱性的条件下氧化率相对较高。臭氧的流量增大能促进氧化率的提升,但是 过量的臭氧会造成浪费,亚硫酸铵的氧化率也难进一步提高。 在反应的前1 0m i n 内,无论初始浓度如何,氧化速度较快,随着氧
3、化时间的 增加,氧化速度逐渐缓慢变小。温度在氧化中具有双重作用,一方面降低氧化的 活化能,另一方面是造成亚硫酸铵的加速分解,综合来看,温度影响不大。反应 在不同的p H 条件下,溶液呈酸性时,亚硫酸铵的氧化速率较之碱性条件要慢。臭 氧流量大时有利于亚硫酸铵的快速反应,在氧化时间达到2 5m i n 后,氧化速率变 小。当臭氧流量小于时0 1 4m g m i n ,其氧化速率基本不变。通过正交试验得出: 各因素对氧化率的影响从大N d , 依次为臭氧通气流量 亚硫酸铵初始浓度 p H 反应温度。 对臭氧在实际氨法脱硫中的应用作了初步设计,为今后的工程应用提供借鉴, 使氨法烟气脱硫技术具有更加推
4、广的实际意义。 在研究单一臭氧氧化亚硫酸铵动力学中,得出亚硫酸铵的直接氧化反应为总 亚硫酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应动力学研究 反应为二级反应,对臭氧与亚硫酸铵的浓度均为一级响应,系统的反应速率常数 约为1 5 I _ , ( m o ! s ) 。对于亚硫酸铵的间接反应的0 3 O H 联合氧化反应动力学研究, 通过简化数学计算过程,得出当p H 增大时,反应总的速率常数增大。亚硫酸铵的 间接氧化对臭氧与亚硫酸铵的浓度均为一级响应,总反应为二级反应。 关键词:氨法烟气脱硫;反应动力学;羟基自由基;臭氧氧化:亚硫酸铵 江苏大学硕士学位论文 A B S T R A C T I nr e c e
5、 n ty e a r s ,w i t ht h er a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ,e n e r g ya n dc o a lr e s o u r c e s c o n s u m p t i o na n n es h a r p l yi n c r e a s i n g ,r e s u l t i n gi ns u s t a i n a b l ea n dm a s s i v ed i s c h a r g eo f S 0 2 , w h i c hh a sb e c o m eas i g n i
6、 f i c a n tf a c t o ri nt h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n A sar e s u l t , t h et r e n do fa t m o s p h e r i cp o l l u t a n tS 0 2t r e a t m e n ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r eu r g e n t A m m o n i ad e s u l f u r i z a t i o nt e c h n o l o g yi sa ne f f e c t i v
7、 ew a yo fS 0 2r e m o v a lf r o mf l u eg a s , a n dt h eb y p r o d u c t sc a l lb eo x i d i z e dt os u l f a t ea sf i n a lp r o d u c t sf o ra g r i c u l t u r ef e r t i l i z e r I tc a ns a v et h ec o s to ft h ep o l l u t i o nt r e a t m e n ta n da l s om e e tt h er e q u i r e
8、m e n to fs o c i a l s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t T h et r a d i t i o n a lt r e a t m e n to fa m m o n i u ms u l f i t em e t h o di s l a r g eb l a s tf o r c e d o x i d a t i o nm e t h o d ,b u tt h eo x i d a t i o nc o n s u m i n gm u c he n e r g yi sal o n g c y c l ea n
9、 dt h er a t e o fl l i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i u ms u l f i t es o l u t i o no x i d a t i o ni s v e r yl o w T h i sp a p e r f o c u s e so nt h es i t u a t i o nt h a tt h eb y p r o d u c ta m m o n i u ms u l f i t eg e n e r a t i n gi nt h ef l u eg a s d e s u l f u r i z
10、 a t i o np r o c e s si su n e a s i l ym a n a g e d O x i d a t i o ne x p e r i m e n t sa r ec a r r i e do u tw i t h t h eo z o n eu s e da so x i d a n t I nt h er e a c t i o nc o n t a i n e r , t h ee f f e c t so ft h ep r o c e s s i n g p a r a m e t e r sa so x i d a t i o nr e a c t
11、i o nt e m p e r a t u r e s ,p Hv a l u e ,o z o n e f l o wr a t ea n di n i t i a l c o n c e n t r a t i o na n n ed i s c u s s e d r e s p e c t i v e l y A c c o r d i n gt o t h er e s u l t s ,o z o n eo x i d a t i o n a p p l i c a t i o np r o c e s sf o rp r e l i m i n a r yd e s i g n
12、 I na d d i t i o n ,t h ea m m o n i u ms u l f i t eo x i d a t i o n k i n e t i c sa r ed e e p l ys t u d i e da n dt h em e c h a n i s mo fa m m o n i u ms u l f i t co x i d i z e db yo z o n e w a ss t u d i e d T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tw h e nt h ei n i t i a
13、lc o n c e n t r a t i o no fa m m o n i u m s u l f i t ei sl o w e r , t h eo x i d a t i o nr a t i oi sh i g h e r W h i l ei nt h ec o n t r a s tc o n d i t i o n s ,t h e o x i d a t i o nr a t i oi sl o w e r W h e nt h et e m p e r a t u r ei sl e s st h a n6 0 “ C ,t h eo x i d a t i o nr
14、a t i o i n c r e a s e si nas m a l lr a n g e G e n e r a l l y , t h eo x i d a t i o nr a t i oi sr e l a t i v e l yh i g hi na l k a l i n e a q u e o u sc o n d i t i o n s T h ei n c r e a s eo fo z o n ef l o wr a t ec a np r o m o t et h eo x i d a t i o nr a t i ot o i n c r e a s e B u t
15、t h ee x c e s s i v eo z o n ew i l lb ew a s t e da n da m m o n i u ms u l f i t eo x i d a t i o nr a t i o i sd i f f i c u l tt ob ef u r t h e ri m p r o v e d W i t h i nt h ef i r s t1 0m i no ft h er e a c t i o n ,r e g a r d l e s so ft h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o n ,t h e o
16、x i d a t i o nr a t ei sf a s t W h e nt h eo x i d a t i o nt i m ei n c r e a s e s ,o x i d a t i o nr a t eg r a d u a l l y d e c r e a s e s T e m p e r a t u r ep l a y sad u a lr o l ei nt h ep r o c e s s O nt h eo n eh a n d ,i tr e d u c e st h e a c t i v a t i o ne n e r g yo fo x i d
17、a t i o n ,o nt h eo t h e rh a n di tc a u s e sa c c e l e r a t e dd e c o m p o s i t i o no f n I 亚硫酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应动力学研究 a m m o m u ms u l f i t e I ng e n e r a l ,t h et e m p e r a t u r eh a sl i t t l ee f f e c t so nt h eo x i d a t i o nr a t e W h e nt h es o l u t i o ni So fd i f f
18、e r e n tp Hv a l u e si na c i d i cc o n d i t i o n s t h ea m m o n i u n ls u l f i t e o x i d a t i o nr a t ei ss l o w e rc o m p a r e dt oa l k a l i n ec o n d i t i o n s T h et l i g ho z o n ef l o wr a t e p r o m o t e st h er a p i dr e a c t i o no ft h ea m m o n i u ms u l f i t
19、 eo x i d a t i o n A f t e r2 5m i n ,t h e o x i d a t i o nr a t ei ss m a l l e r W h e nt h eo z o n ef l o wr a t ei sl e s st h a n0 1 4m g m i n ,t h e o x i d a t i o nr a t ei sn e a r l yt h es a m e B yt h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ,t h er e a c t i o no r d e ro f t h e
20、s ef a c t o r si s :o z o n ef l o wr a t e ( N I - h ) 2 S 0 3c o n c e n t r a t i o n p Hv a l u e t e m p e r a t u r e T h ea p p l i c a t i o no fo z o n ei nt h ea c t u a la m m o n i ad e s u l f u r i z a t i o nW a Sd e s i g n e da n d m a d eab r i e fa n a l y s i so ft h ee n e r g
21、yc o n s u m p t i o n T h r o u g ht h es t u d yf o u n dt h a tt h e m e t h o do fo z o n eo x i d a t i o n ,i n d i c a t i n gt h a tt h i sm e t h o dh a St h ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo f t h ea p p l i c a t i o na n d p o p u l a r i z a t i o n K i n e t i c sa n a l y s i
22、 so fo z o n eo x i d a t i o ns h o w st h a to n l y ,t h ea m m o n i u ms u l f i t ed i r e c t o x i d a t i o nr e a c t i o ni st h et o t a lr e a c t i o na n dt h es e c o n d o r d e rr e a c t i o n T h er e a c t i o n c o n c e n t r a t i o no fa m m o n i a ms u l f i t ea n do z o
23、n ea r eb o t hf i r s t o r d e rk i n e t i c st ot h e a m m o n i u ms u l f i t eo x i d a t i o n T h er e a c t i o nr a t ec o n s t a n to ft h es y s t e mi s1 5 I _ ( m o l s ) T ot h eo z o n ea n dh y d r o x y lr a d i c a l si nt h ei n d i r e c to x i d a t i o no fs u l f i t ea m
24、m o n i u m ,s e ta t d i f f e r e n tp Hc o n d i t i o n s ,t h ea m o u n to fh y d r o x y lr a d i c a l sw i l lb ea f f e c t e d ,t h u st h er a t e o fo x i d a t i o np a r a m e t e r sa l s oc h a n g e s T h r o u g ht h ek i n e t i c ss t u d yo fi n d i r e c tr e a c t i o no f a
25、m m o n i u ms u l f i t eo x i d i z e db yo z o n ea n dh y d r o x y lr a d i c a l s ,o x i d a t i o nr a t ei sf a S t e ra n d k i sg r e a t e ri na l k a l i n ec o n d i t i o n s T h ei n d i r e c to x i d a t i o no fs u l f i t ea m m o n i u ma r eo n e o r d e rf o rt h ec o n c e n
26、t r a t i o no fo z o n ea n ds u l f i t ea m m o n i a ma n dt h eo v e r a l lr e a c t i o na r e t h et w oo r d e rr e a c t i o n K E YW O R D S :f l u eg a Sd e s u l f u r i z a t i o no fa m m o n i ap r o c e s s ;r e a c t i o nk i n e t i c s ; I V h y d r o x y lr a d i c a l ;z o n eo
27、 x i d i a t i o n ;a m m o n i u ms u l f i t e 江苏大学硕士学位论文 第一章 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 第二章 2 1 2 2 2 3 2 4 目录 绪论1 课题研究背景1 臭氧与羟基自由基性质2 1 2 1 臭氧的发现2 1 2 2 臭氧的性质2 1 2 3 羟基自由基的性质4 臭氧在污染物治理中的应用5 1 3 1 臭氧处理污染物原理5 1 3 2 臭氧处理有机污染物5 1 3 3 臭氧处理无机污染物6 副产物亚硫酸铵氧化及其动力学研究进展7 1 4 1 亚硫酸铵的性质7 1 4 2 亚硫酸铵的氧化处理研究现状7 本课题研究目
28、的和主要内容及技术路线1 0 1 5 1 研究目的1 0 1 5 2 研究内容1 0 1 5 3 研究技术路线1 1 实验仪器装置及测定方法1 2 实验仪器设备1 2 2 1 1 主要仪器设备。1 2 2 1 2 辅助仪器设备1 2 实验材料与试剂1 3 实验装置1 3 分析方法1 4 2 4 1 亚硫酸根离子浓度测定。1 4 2 4 2 硫酸根离子浓度测定1 5 2 4 3 亚硫酸氢铵含量的测定1 5 2 4 4 臭氧气体浓度测定。1 6 2 4 5 亚硫酸铵氧化率1 7 2 4 6 亚硫酸铵氧化速率1 7 2 4 7 溶液的p H 测定。1 7 臭氧氧化亚硫酸铵溶液试验步骤1 7 V 亚硫
29、酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应动力学研究 V l 第三章亚硫酸铵非催化臭氧氧化的试验效果研究1 8 3 1 各因素对亚硫酸铵氧化率的影响1 8 3 1 1 亚硫酸铵初始浓度对氧化率的影响1 8 3 1 2 氧化时间对反应的影响1 9 3 1 3 反应温度对氧化率的影响2 0 3 1 4 臭氧流量对氧化率的影响2 0 3 1 5 p H 值对氧化率的影响。2 1 3 2 各因素对亚硫酸铵氧化速率的影响2 2 3 2 1 亚硫酸铵的初始浓度对其氧化速率的影响2 2 3 2 2 温度对亚硫酸铵氧化速率的影响2 3 3 2 3 p H 对亚硫酸铵氧化速率的影响。2 4 3 2 4 臭氧流量对亚硫酸铵氧
30、化速率的影响2 4 3 3 正交试验2 5 3 3 1 试验设计2 5 3 3 2 试验结果数据表2 6 3 3 3正交试验结果验证2 7 3 4 本章小结2 8 第四章亚硫酸铵臭氧氧化系统工程初步设计。2 9 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 第五章 设计条件2 9 氧化系统简要工艺设计图2 9 浆液槽外部设计3 0 4 3 1 增压风机3 0 4 3 2 扰动泵3 0 4 3 3 臭氧发生器3 0 浆液槽内部设计3 1 4 4 1液槽高度31 4 4 2 人孔设置3 l 4 4 3 氧化曝气装置3 2 4 4 4 扰动泵管喷嘴。3 2 4 4 5 槽内防腐与保温3 2 氧化效
31、率初步核算3 2 本章小结3 3 亚硫酸铵臭氧氧化反应动力学分析 5 1 臭氧氧化作用方式与过程3 4 江苏大学硕士学位论文 5 2 5 3 5 4 5 5 第六章 6 1 6 2 致谢 5 1 1 氧化方式。3 4 5 1 2 臭氧在水溶液中的传质过程。3 6 单一臭氧氧化亚硫酸铵反应动力学3 7 5 2 1 O H 抑制剂的影响与临界浓度3 7 5 2 2 单一臭氧氧化数学模型确定3 8 5 2 3 单一氧化反应级数的确定3 9 5 2 4 氧化反应级数的验证4 0 羟基自由基和臭氧共同作用4 1 5 3 1 臭氧与O H 共同氧化的动力学数学模型确定4 1 5 3 2 臭氧与O H 共同
32、氧化的反应级数确定4 2 臭氧氧化亚硫酸铵过程分析探讨4 3 5 4 1 氧化过程与链反应4 3 5 4 2 氧化主要产物分析4 5 本章小结5 1 结论与展望5 3 结论5 3 J 畏望5 4 参考文献 攻读硕士学位期间发表的论文 5 5 。5 6 V U 江苏大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第一章绪论 随着全球现代化工业的飞速发展,能源大量消费,与之相关的环境问题也日 益凸显出来,能源和环境问题已成为2 1 世纪亟待解决的两大世界性难题。目前, 中国电力能源结构中,煤电约占3 4 ,而且在今后相当长的时期不会有很大的变化。 燃煤火电厂在将一次能源煤炭转换为二次能源电力的过程中,会产
33、生废气、废水、 灰渣以及噪声等污染物,其废气中S 0 2 是大气的主要污染物之一,S 0 2 的大量由于 大量排放严重污染环境【“ 】。S 0 2 的排放形成的“酸雨问题“ 给人类的生存环境带 来了极大的影响和危害。而且,从另一角度看,S 0 2 又是一个重要且急需的资源。 S 0 2 是生产硫酸和硫酸铵的必要原料,而硫酸和硫酸铵又是生产化肥的重要原料。 我国是人口大国,对粮食生产需要大量化肥,硫的需求量每年超过2 0 0 0 万吨,与 S 0 2 排放量相当,每年可带动相关产业达2 0 0 亿元【2 1 。因此,在控制S 0 2 的排放使 之尽量减少酸雨污染的同时,增加脱硫过程中的副产物的利
34、用价值是烟气脱硫技 术的重要导向。这既有利于环境污染的控制,又发展了循环经济,符合目前国家 提倡的创建环境友好型、资源节约型社会的需要。 烟气脱硫F G D 有多种方法,但是,受技术和经济等条件的制约,必须发展脱 硫率高、系统可利用率高、流程简化、系统电耗低、投资和运行费用低的、无二 次污染的脱硫技术和工艺【3 1 。在目前的发达国家中,钙法脱硫占主导地位,占据了 9 0 以上的F G D 市场【4 】o 但钙法存在很多问题,并不适合中国国情,近年来,氨 法脱硫逐渐引起专家主意。氨法脱硫是一种回收法,利用氨水吸收工业废气中的 S 0 2 生成副产物亚硫酸铵。虽然亚硫酸铵可用于小造纸厂的生产,但
35、会产生废水, 造成二次污染。亚硫酸铵可以作为肥料,但产品不稳定,在空气中容易被缓慢氧 化成硫酸铵,难以成为高质肥料。而正盐硫酸铵的性能稳定,其中含有氮和硫两 种营养元素,对植物生长有利,既能作为单独的肥料,也能作为生产复合肥的原 料,故将亚硫酸铵氧化为硫酸铵是氨法脱硫工艺推广的最佳途径【4 1 。所以氨法副产 物氧化问题越来越受到人们的重视。如何高效经济地将亚硫酸铵转化为硫酸铵或 其他高效化肥,是氨法脱硫工艺实现工业化的关键。氨法脱硫中最后产物主要变 为硫氨化肥,并且没有二次污染,因此,在更好地解决亚硫酸铵氧化问题的前提 亚硫酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应动力学研究 下,氨法脱硫技术在我国具有
36、很大的发展空间【5 - 9 1 。 1 2 臭氧与羟基自由基性质 臭氧在我们生活中是一矛盾的结合体。一方面,大气中的臭氧层保护了地球 上生物免受紫外线的辐射;另一方面,在有烟雾地区,由于臭氧的存在而会产生 毒性极强的光化学烟雾。臭氧具有极强的氧化性,其被广泛地应用于化学工业和 污染物处理领域【1 0 l 。 1 2 1 臭氧的发现 1 7 8 5 年德国物理学家冯马鲁姆( V a nM a r u m ) 用他的大功率电机进行试验 时发现,当空气流过一串电火花时,就产生一种特殊的气味。克鲁伊克仙克 ( C r u i k s h a n k ) 1 8 0 1 年观察到水电解过程中在阳极产生同
37、样气味的气体。 1 8 4 0 年荷兰的科学家舒贝因( S c h o n b e i n ) 向慕尼黑科学院提交的一份备忘录 中宣告了臭氧的发现,他在电解和火花放电试验过程中曾闻到有一种独特的气味, 他还指出,在闪电过后亦可闻到同样的气味。舒贝因断定这是一种新物质产生的 气味,他把它命名为“O z o n e “ ( 臭氧) 取自希腊字“O z e i n ”一词,意为“难闻“ 。 自此以后,欧洲的科学家率先开始研究臭氧的特性和功用,发现它的广谱灭 菌效果后,开始工业生产应用。迄今为止,臭氧己被广泛应用于水的消毒、空气 的消毒、物体表面的消毒、消毒水及环境的除臭除异昧等领域。随着臭氧技术应
38、用的发展,臭氧技术的研究及应用在国际上己形成独立的产业,发展前景十分广 阔1 1 1 , 1 2 l 。 1 2 2 臭氧的性质 ( 1 ) 物理性质【1 3 1 4 1 臭氧( 0 3 ) 是一种具有刺激性特殊气味的不稳定气体,分子结构如图1 1 和图 1 2 ,图1 1 代表共振杂化分子的四种典型形式;图1 2 绘出臭氧分子的一种简化了 的分子轨道图形,它可在地球同温层内光化学合成,但是在地平面上仅以极低浓 度存在。在常温下,臭氧为蓝色气体,不过其在常温下,蓝色并不明显。臭氧的 主要物理性质列于表1 1 所示: 2 江苏大学硕士学位论文 a :。: :o o :C i : 6 图1 2 一
39、种简化了的分子轨道模型 F i g 1 2As i m p l i f i e do z o n em o l e c u l a r o r b i t a lm o d e l 表1 1 纯臭氧的物理性质 T a b l e l 1T h ep h y s i c a lp r o p e r t i e so fp u r eo z o n e 物理性质参数 融点( ) ( 7 6 0 m 础I g ) 沸点( ) ( 7 6 0n 衄H g ) 临界温度( ) 临界压力( a r m ) 临界体积( c m 3 m 0 1 ) 气体密度( g L ) ( 0 ) 蒸发热( J L )
40、( 一1 1 2 “ C 时) 臭氧是氧气的同素异形体,具有它自身的独特性质: 在自然条件下,它是淡蓝色的气体; 它有一种类似雷电后的腥臭味; 在标准压力和常温下,它在水中的溶解度是氧气的1 3 倍: 臭氧比空气重,是空气的1 6 5 8 倍: 臭氧有很强的氧化力,是已知最强的氧化剂之一; 正常情况下,臭氧极不稳定,容易分解成氧气; 臭氧分子是逆磁性的,易结合一个电子成为负离子分子; 臭氧在空气中的半衰期一般为2 0 5 0m i n ,随温度与湿度的增高而加快; 3 A d 。 j 如 如 J 6 l 珥 怎 5 9 2 屯 m “ 临 一 蚴 蜘 m 一 亚硫酸铵非催化臭氧氧化试验及其反应
41、动力学研究 臭氧在水中半衰期约为3 5r a i n ,随水质与水温的不同而异; 臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为2 0 0 0 年。 ( 2 ) 化学性质【1 5 】 臭氧的分解 臭氧的化学性质极不稳定,在空气和水中都会慢慢分解成氧气,其反应式为: 2 0 3 _ 3 D 2 + 2 8 5 k j 由于分解时放出大量热量,故当其浓度在2 5 以上时,很容易爆炸。但一般 臭氧化空气中臭氧的浓度很难超过1 0 ,在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程 中,还没有一例关于臭氧爆炸的事例。 浓度为1 以下的臭氧,在常温常压的空气中分解半衰期为1 6 小时左右。随 着温度的升高,分解速度加快,温度超过1
42、0 0 时,分解非常剧烈,达到2 7 0 高 温时,可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快得多。在含有杂质 的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。 臭氧的氧化能力 臭氧的氧化性极强,其标准氧化还原电极电位除比氟低之外( 参见表1 2 ) , 比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高,说明臭氧是常用氧化剂中氧化能 力最强的。同时,臭氧反应后的生成物是氧气,所以臭氧是高效的无二次污染的 氧化剂,在其应用中主要利用了这一特性。 1 2 3 羟基自由基的性质 臭氧氧化过程中会产生羟基自由基( O H ) ,特别是在碱性条件下,有少量的臭 氧与水溶液中一些离子反应生成O H 。羟基自由基( O
43、 H ) 比其他一些常用的强氧化 剂具有更高的氧化电极电位,因此,O H 是一种很强的氧化剂【1 6 1 7 1 。羟基自由基的 电子亲和能为5 6 9 3 K J ,容易进攻高电子云密度点,这就决定了O H 的进攻具有一 定的选择性【1 8 , 1 9 1 。由此,O H 在氧化处理反应时有一下一些特点: O H 是高级氧化过程的中间产物,作为引发剂诱发后面的链反应发生,对 难氧化或降解的物质特别适用; O H 能够无选择地与水溶液中的任何污染物发生反应,将其氧化为C 0 2 、水 或盐,不会产生新的污染: O H 氧化是一种物理化学过程,比较容易控制; 4 江苏大学硕士学位论文 O i l 氧化反应条件温和,容易得到应用。 1 3 臭氧在污染物治理中的应用 1 3 1 臭氧处理污染物原理 臭氧的氧化性极强,其氧化还原电位仅次于F 2 和O H ,在其应用中主要应用 这一特性。可从表1 2 中看出。同时,臭氧反应后的生成物是氧气,所以臭氧是高 效的无二次污染的氧化剂。另一方面,由于臭氧水溶液中少量的O H 参与氧化反 应也促使了氧化速度增加【冽。 表1 2 各种氧化剂的标准电板电位 T a b l e l 2O x i d
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