氧化还原
一、氧化还原的基础
　　通过氧化或还原，将水中溶解性物质 → 无害物 无机物： 失去电子过程→氧化过程，失去电子的物质→还原剂 得到电子过程→还原过程，得到电子的物质→氧化剂 每个物质都有各自的氧化态和还原态。 氧化还原能力（失去或得到电子的能力）： ―――氧化还原电位作为指标。 标准氧化还原电位E0，以氢的电位值作为基准，氧化态和还原态的浓度为1.0M 时所测的 值，由负值到正值依次排列。E0 越大，氧化性越大，如： E0/(S/S2-)=-0.428 V E0/(Cr2O7 2-/2Cr3+)=1.33V… E0/(Cl2/2Cl-)=1.36V E0/(MnO4-/Mn)=1.51V 当物质浓度不为1.0M 时可用能斯特方程计算： E＝E0 ＋ RT/nF ln [氧化态]/[还原态] R:气体常数； T：绝对温度 F：法拉第常数；n：反应中转移的电子数 位置在前者可以作位置在后者的还原剂，放出电子。
　　有机物：难以用电子的转移来分析（因为涉及到共价健，电子的移动很复杂，只是发生电 子云密度变动） 氧化：加氧或去氢反应，或生成CO2， H2O 还原：加氢或去氧反应
一、氯氧化法
　　投加药剂：漂白粉、次氯酸钠、液氯等。 氯在水中瞬间水解： Cl2 ＋ H2O- HOCl ＋ HCl HOCl-H+ + OClpH> 9 时，OCl- 接近100％ OCl-的标准氧化还原电位1.2V 主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油类的氧化去除以及脱色、脱臭、杀菌等
下面主要介绍处理含氰废水处理。 氰的毒性与其结合状态有关。一般游离CN－毒性大，络合离子形态毒性小。 第一阶段（局部氧化法）： CN－ ＋ OCl－ ＋ H2O → CNCl（有毒） ＋ 2OH－ 该式在任何pH 下，反应都很快。但生成的CNCl 挥发性物质，毒性和HCN 差不多。在 酸性下稳定。需进一步分解它。 CNCl ＋2OH－ → CNO－（氰酸根，毒性小）＋ Cl－ ＋H2O该反应需pH 控制在12－13，时间：10－15 分，pH<9.5 时，反应不完全

第二阶段（完全氧化法）： 虽然CNO－毒性小（仅为氰的千分之一），但易水解生成NH3。因此从水体安全出发，还 应彻底处理。 2NaCNO+3HOCl +H2O→2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O pH 应在6－7。考虑重金属氢氧化物的沉淀去除，可控制在7.5－8，时间30 分
工艺流程： 局部氧化和完全氧化。

二、 臭氧氧化法
1．臭氧的特点
　　强氧化剂：氧化还原电位与 pH 有关，在酸性溶液中为2.07V, 仅次于氟（3.06），在 碱性溶液中为1.24V。 在水中的溶解度较低，只有3－7mg/L（25 度时）。臭氧化空气中臭氧只占0.6-1.2%
会自行分解为氧气。水中的分解速度比在空气中的快。如水中的臭氧浓度为3mg/L 时，在常温常压下，其半衰期仅5－30 分。
有毒气体，对肺功能有影响，工作场所规定的最大允许浓度为0.1mg/L。
具有腐蚀性。除金和铂以外，臭氧化空气对所有的金属材料都有腐蚀，一般采用不锈 钢材料 对非金属材料也有强烈的腐蚀作用，不能用普通橡胶作密封材料。
2．臭氧的制备
1〕原理：无声放电法（气相中放电和液相中放电两种），水处理中多采用气相中放电。石墨 和不锈钢作为电极。 无声放电原理：由于介电体的阻碍，只有极小的电流通过电场，即在介电体表面的凸点 上发生局部放电。 在放电高速电子流的轰击下，
O2- 2O
3O - O3 或O＋O2- O3
由于生成的臭氧的分解，生成的臭氧一般只占空气的0.6－1.2％（体积比）。 氧气生产臭氧的总反应式： 3O2 → 2O3---- 288.9 kJ（或144.4 kJ/mol-O3） 每生产1kg O3 需要消耗0.836kWh 由于95%左右的电能变成光能和热能 实际电耗：15－20 kWh/kg-O3
2）无声放电臭氧发生器：
　　分为：板式电极和管式电极两种。 如何排出放电时产生的热量，冷却是提高臭氧产量的关键 臭氧产量与电压的二次方成正比。但电压过高，耗电量大，介电体容易被击穿，一般电压 为：10－15kV。 提高交流电的频率，可增加放电次数，从而可提高臭氧的产量。 放电间隙越小，越容易放电，产生无声放电所需的电压越小，耗电量越小，但间歇过小， 介点体或电极表面要求越高，管式一般2－3.5mm。
3.臭氧接触反应设备
　　臭氧加入水中后，水为吸收剂，臭氧为吸收质，气－液两相进行传质。 同时臭氧与水中的杂质进行化学反应，属于化学吸收。它不仅和相间的传质速率有关， 还和化学反应速率有关。 臭氧与水中杂质的化学反应有快有慢。当水中杂质，如酚、氰、亲水性染料等与臭氧的 化学反应很快时，吸收速率受传质速率的控制；化学反应速率很慢时，其吸收速率受化学反 应速率控制。
　　因此，应根据臭氧处理的对象，选用不同的接触反应设备。 气泡式：是一种用于受化学反应控制的气－液接触反应设备。应用最多。 根据产生气泡装置的不同，分为：多孔扩散、机械表面扩散、塔板式。 水膜式：内填有拉西环填料。主要用于受传质控制的反应。 水滴式：适用于受传质控制的反应。
4.在水处理中的应用：
1) 氧化无机物
　　二价铁、锰的氧化 氰化物的氧化： 2KCN ＋ 3O3 → 2KCNO ＋ 2O2 2KCNO +H2O +3O3 → 2KHCO3 + N2 +3O2 氧化到第一阶段，需臭氧1.84 mg/1mg-CN 氧化到第二阶段，需臭氧4.61 mg/1mg-CN
2) 氧化有机物
　　氧化许多有机物，脱色，除味，杀菌，除藻等，氧化能力强。 改善一些难降解有机物的可生化性。 作用机理：
（1）臭氧的直接氧化
（2）羟基自由基氧化
　　印染废水：破坏发色基团 臭氧能将不饱和健打开，最后生成有机酸和醛类等分子较小的物质，使之失去显色能力。 对活性染料、阳离子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料几乎可以完全脱色，对不溶 于水的分散染料也能获得良好的脱色效果。但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料，脱色 效果差。
3) 作为消毒剂使用
三、 高级氧化
　　一般地，将涉及到羟基自由基的氧化过程称为高级氧化流程；广义地，也包括一些反应机 理不确定但羟基自由基可能起重要作用的新型氧化过程。 羟基自由基氧化还原电位：2.85V。 多相光催化： 基于过氧化氢的催化氧化：H2O2/UV, H2O2/O3/UV，Fenton 试剂法（H2O2/Fe2+） 催化臭氧氧化：UV 或固体催化剂的联合使用。