氧化还原吸收法通用范本

氧化还原法E E 2-E EEF三、基本原理通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法。

废水中的有机污染物(如色、嗅、味、COD)及还原性无机离子(如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等)都可通过氧化法消除其危害，而废水中的许多重金属离子(如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等)都可通过还原法去除。

废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合脏及铁屑等。

在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为氧化剂，阴极可作为还原剂。

投药氧化还原法的工艺过程及设备比较简单，通常只需一个反应池，若有沉淀物生成，尚需进行因液分离及泥渣处理。

电解氧化还原法的工艺过程及设备均有其特殊性，将辟专节讨论。

（一）反应程度的控制对于水溶液中的氧化还原反应，可以方便地用各电对的电极电势来衡量其氧化性(或还原性)的强弱，估计反应进行的程度。

氧化剂和还原剂的电极电势差越大，反应进行得越完全。

电极电势置主要取决于物质("电对")的本性(反映为E0值)，同时也和参与反应的物质浓度(或气体分压)、温度有关，其间的关系可用奈斯特公式表示：(13-1)利用上式可估算处理程度，即求出氧化还原反应达平衡时各有关物质的残余浓度。

例如，铜屑置换法处理含汞废水有如下反应：Cu+Hg2+=Cu2++Hg 当反应在室温(25℃)达平衡时，相应原电池两电极的电极电势相等：由标准电极电势表查得：＝0.34V，＝0.86V，于是可求得[Cu2+]／[Hg2+]＝1017.5。

可见，此反应可进行得十分完全，平衡时溶液中残Hg2+极微。

（二）影响处理能力的动力学因素由于多数氧化还原反应速度很慢，因此，在用氧化还原法处理废水时，影响水溶液中氧化还原反应速度的动力因素对实际处理能力有更为重要的意义，这些因素包括：(1)反应剂和还原剂的本性。

氧化还原吸收法氧化还原法是指将H2S在液相中直接氧化为元素硫的气体脱硫方法。

与醇胺法相比，氧化还原法优点在于：①净化度高，净化气中H2S含量可低于5mg/m3；②在脱硫的同时直接生产元素硫，基本无废气污染；③多数方法可选择性脱除H2S而基本上不脱除CO2；④操作温度为常温，操作压力为高压或常压。

这类方法已在克劳斯装置尾气、低含硫气井、焦炉气、水煤气、合成气等气体中广泛应用。

以下以改良蒽醌二磺酸钠法(改良ADA法)为例说明其工艺流程(图2-40)。

原料气从吸收塔底部进入，通过填料层与自上而下流动的再生贫液发生逆流接触，气体中硫化氢被溶液所吸收，从吸收塔顶部出来的气体为净化气。

从吸收塔底部出来的溶液称为富液，它吸收了硫化氢并与之发生氧化还原反应，故不再具有脱硫性质，需要再生。

富液进入氧化器用空气使之氧化，重新恢复脱硫性能。

由于ADA溶液与硫化氢发生氧化还原反应后直接生成了粉末状硫单质悬浮于溶液中，当空气从氧化器底部通入时，以气泡形式携带悬浮的硫单质进入上层液面形成泡沫，把含有硫单质的泡沫引入硫浆液罐储存，再通过离心机或过滤机对固液进行分离，固体即可加工成硫磺产品，液体部分则流入溶液罐。

从氧化器底部出来的溶液是已经再生彻底的贫液，进入溶液罐再用泵打入吸收塔循环使用。

当溶液因排污产生一定损失时，可向溶液罐中补充新鲜溶液及用水调节溶液浓度。

吸收塔可以采用任何一种高效气一液接触设备。

常用的是木格填料塔或喷射塔。

因吸收过程中有元素硫生成，为防止其堵塞填料或设备，对H2S含量高的原料气可先选用喷射塔脱除大部分H2S后，再用填料塔精脱。

氧化器一般采用氧化槽，其尺寸能保证脱硫溶液在槽内有充分的停留时间，使氧载体复原为氧化态(大约10～20min)。

氧化槽底部有空气分布器，以提高氧化效果。

改良ADA法与其他氧化还原法一样，在工业运用上有一定局限性，主要在于：①硫容量低，这就使得溶液循环量增大，常压装置的电耗要占生产成本的70%以上；②脱硫过程副反应较多，因而与常用的克劳斯回收硫法相比，硫回收率较低，硫磺纯度也较差；③近年来在改良ADA法脱硫溶液中发现有细菌污染的问题，因而使得氧化器内溶液起泡，碱耗量剧增，元素硫的浮选变差；④目前氧化还原法脱硫溶剂中使用的氧载体、螯合剂等大多数价格较贵，影响了此法的运用。

一、定义氧化还原法 以氧化还原反应为基础的容量分析法。

二、原理氧化还原反应是反应物间发生电子转移。

示意式：还原剂1 － ne →← 氧化剂1 氧化剂2 ＋ ne →← 还原剂2还原剂1 ＋ 氧化剂2 →← 氧化剂1 ＋ 还原剂2氧化还原反应按照所用氧化剂和还原剂的不同，常用的方法有碘量法、高锰酸钾法、铈量法和溴量法等。

三、碘量法 （一）定义碘量法 利用碘分子或碘离子进行氧化还原滴定的容量分析法。

（二）原理 1.基本原理碘量法的反应实质，是碘分子在反应中得到电子，碘离子在反应中失去电子。

半反应式： I 2 ＋ 2e →← 2I - 2I - － 2e →← I 2 2.滴定方式I 2/2I -电对的标准电极电位大小适中，即I 2是一不太强的氧化剂，I -是一不太弱的还原剂。

（1）凡标准电极电位低于E 0I2/2I -的电对，它的还原形便可用I 2滴定液直接滴定（当然突跃范围须够大），这种直接滴定的方法，叫做直接碘量法。

（2）凡标准电极电位高于E 0I2/2I -的电对，它的氧化形可将加入的I -氧化成I 2，再用Na 2S 2O 3滴定液滴定生成的I 2量。

这种方法，叫做置换滴定法。

（3）有些还原性物质可与过量I 2滴定液起反应，待反应完全后，用Na 2S 2O 3滴定液滴定剩余的I 2量，这种方法叫做剩余滴定法。

3.滴定反应条件（1）直接碘量法只能在酸性、中性及弱碱性溶液中进行。

如果溶液的pH ＞9，就会发生下面副反应：I 2 ＋ 2OH - → I - ＋ IO - ＋ H 2O 3IO - → IO 3- ＋ 2 I -（2）间接碘量法是以I2＋ 2e→←2I-2S2O32-－ 2e → S4O62-—————————————I2＋ 2S2O32-→2I-＋ S4O62-反应为基础的。

这个反应须在中性或弱酸性溶液中进行；在碱性溶液中有下面副反应发生：Na2S2O3＋ 4I2＋ 10NaOH → 2Na2SO4＋ 8NaI ＋ 5H2O在强酸性溶液中，Na2S2O3能被酸分解：S2O32-＋ 2H+→ S↓＋ SO2↑＋ H2O如果在滴定时注意充分振摇，避免Na2S2O3局部过剩，则影响不大。

SOx排烟脱硫从燃料燃烧或工业生产排放的废气中去除SO2的技术出现于19世纪80年代。

1884年英国有人用石灰水在洗涤塔中吸收燃烧硫磺形成的SO2,回收硫酸钙(CaSO4)。

1897年日本本山冶炼厂用石灰乳【Ca(OH)2】脱除有色金属冶炼烟气中高浓度SO2（SO2浓度大于3%），脱硫率为21～23%。

1930年英国伦敦电力公司完成了用水洗法脱除烟气中低浓度SO2(SO2浓度小于3%)的研究工作，并在泰晤士河南岸巴特西电站，建造一套用泰晤士河水调制白垩料浆洗涤烟道气中SO2的装置。

排烟脱硫的方法有80多种，按使用的吸收剂或吸附剂的形态和处理过程，分为干法和湿法两大类。

干法用固态吸附剂或固体吸收剂去除烟气中的SO2的方法。

此法虽然出现较早,但进展缓慢,如美国和日本只有少数几套干法排烟脱硫工业装置投产。

中国湖北省松木坪电厂采用活性炭吸附电厂烟气中SO2已试验成功。

干法排烟脱硫存在着效率低、固体吸收剂和副产物处理费事、脱硫装置庞大、投资费用高等缺点。

目前在工业上应用的干法排烟脱硫主要有石灰粉吹入法、活性炭法和活性氧化锰法等。

石灰粉吹入法:将石灰石(CaCO3)粉末吹入燃烧室内，在1050℃高温下,CaCO3分解成石灰(CaO),并和燃烧气体中的SO2反应生成CaSO4。

CaSO4和未反应的CaO等颗粒由集尘装置捕集。

吹入的石灰石粉通常为化学计量的2倍。

此法脱硫率约为40～60%。

活性炭法：用多孔粒状、比表面积大的活性炭吸附烟气中SO2。

由于催化氧化吸附作用,SO2生成的硫酸附着于活性炭孔隙内。

从活性炭孔隙脱出吸附产物的过程称为脱吸（或解吸）。

用水脱吸法可回收浓度为10～20%的稀硫酸；用高温惰性气体脱吸法可得浓度为10～40%的SO2；用水蒸汽脱吸法可得浓度为70%的SO2。

活性氧化锰法(DAP-Mn法)：用粉末状的活性氧化锰(MnOx·nH2O)在吸收塔内吸收烟气中的SO2，其流程如附图。