二氧化氯催化氧化处理难降解废水
技术研究进展
贺启环 方 华 张 勇
(
南京理工大学环境科学与工程系
,
南京
210094)
摘 要 简述了二氧化氯的性质与制备方法
,
重点介绍了二氧化氯催化氧化法处理难降解废水的机理 、
处理过程及催
化剂的制备和对一些工业废水处理的效果与经济技术指标
,
展望了该方法的应用前景 。
关键词 二氧化氯 催化氧化 难降解废水
Progress in treatment of refractory waste water by chlorine
dioxide catalytic oxidation
He Qihuan Fang Hua Zhang Yong
(Depart ment of Environmental Science & Engineering , Nanjing University of Science & Technology , Nanjing 210094)
Abstract The properties and preparation of chlorine dioxide were described. The mechanism and pro
2
cess of t reating ref ractory wastewater by chlorine dioxide catalytic oxidation , catalyzer p roduction , t reating ef
2
fect of some indust rial wastewater and economic and technical index were explored , and it ’
s prospect s were
also viewed.
Key words chlorine dioxide ; catalytic oxidation ; ref ractory wastewater
化工 、
医药 、
染料 、
农药等行业排放的高浓度难
降解废水污染物浓度高 ,可生化性差 ,毒性大 ,对生
态环境和人体健康有较大危害 ,并且用传统处理工
艺处理效果差 ,已成为近年来水处理工作中的一个
难点和研究热点 。在涌现出的众多新技术 、
新工艺
中 ,催化氧化是最为有效的方法之一 。本文将重点
介绍一种新型的高级氧化技术 —
—
—二氧化氯催化氧
化法 。
1
二氧化氯的性质及其在水处理中的应用
1. 1 二氧化氯的理化性质
二氧化氯分子量 67. 46 ,是在自然界中完全以
单体游离基形式存在的少数化合物之一 。二氧化氯
气体是一种黄绿色气体 ,具有与氯相似的刺激性气
味 ,易溶于水 ,室温下溶解度为氯的 5 倍 。二氧化氯
为奇电子分子 ,电子对成平面三角形分布 ,以 AB
2
等距结构存在 。二氧化氯分子的电子结构呈不饱和
状态存在 ,但在水中却不以二聚或多聚状态存在 ,这
对二氧化氯在水中的迅速扩散是有利的
[ 1 ,2 ]
。
二氧化氯是强氧化剂 ,与许多物质会发生剧烈
反应 。二氧化氯中的 Cl 以正四价态存在 ,可以接受
5 个电子 ,其活性为氯的 2. 5 倍 。氯气的有效氯含
量为 100 % ,而二氧化氯的有效氯含量为 263 %。其
电极电位很高 ,根据反应的条件和还原剂的性质有
所变化
[ 3 ]
,在酸性溶液中 :
ClO
2
+ 4 H
+
+ 5e
-
→Cl
-
+ 2 H
2
O
E
0
= 1. 95 V
当 p H 值高时 :
ClO
2
+ e
-
→ClO
-
2
E
0
= 1. 16 V
在有机质存在和中等 p H 值 (6 —8) 时 :
ClO
-
2
+ H
+
→HClO
2
HClO
2
+ 3 H
+
+ 4e
-
→Cl
-
+ 2 H
2
O
E
0
= 1. 57 V
并且二氧化氯与有机物反应以氧化反应为主 ,
能有效控制有机卤代物如三氯甲烷的生成 ,并能破
坏其前驱物 ,可以大大减少水体的致癌突变物质的
污染
[ 4 ,5 ]
。
1. 2 二氧化氯的制备方法
[ 6 ,7 ]
二氧化氯的制备方法有化学法与电解法两类 ,
电解法因发生液中 ClO
2
含量低 、
电耗大近年来已逐
渐被化学法所取代 。化学制备方法根据应用领域的
不同又可分为工业制备与商业制备 。工业制备中常
采用的方法有 Mathieson 法 , R
1
, R
2
, R
3
, R
4
, R
5
,
R
6
, R
7
, R
8
法和甲醇法等 ;而在商业制备中通常采
用商业发生器现场制备二氧化氯 ,最为常用的工艺
是亚氯酸盐法和氯酸盐法 。
亚氯酸盐法采用 NaClO
2
与一定浓度的酸溶液
反应生成 ClO
2
:
5NaClO
2
+ 4 HCl → 4ClO
2
+ 5NaCl + 2 H
2
O
此方法制取的 ClO
2
副反应少 、
纯度高 , 可达
第
3
卷第
9
期
环境污染治理技术与设备
Vol . 3 , No . 9
2 0 0 2
年
9
月
Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control
Sep . 2 0 0 2