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42.使用臭氧时的注意事项有哪些?
⑴臭氧是一种有毒气体,对人体眼和呼吸器官有强烈的刺激作用,正常大气中的臭氧的体积比浓度是(1~4)×10-8m3/m3,当空气中臭氧体积比浓度达到(1~10)×10-6m3/m3时,就会使人出现头痛、恶心等症状。《工业企业设计卫生标准》GBZ1—2002规定车间空气中O3的最高允许浓度为0.3mg/m3。
⑵臭氧极不稳定,在常温常压下容易自行分解成为氧气并放出热量。在空气中,臭氧的分解速度与温度和其浓度有关,温度越高,分解越快,浓度越高,分解越快。臭氧在水中的分解速度比在空气中的分解速度要快得多,水中的羟离子对其分解有强烈的催化作用,所以pH值越高,臭氧分解越快。因此不能贮存和运输,必须在使用现场制备。
⑶臭氧具有强烈的腐蚀性,除铂、金、铱、氟以外,臭氧几乎可与元素周期表中的所有元素反应。因此凡与其接触的容器、管道、扩散器均要采用不绣钢、陶瓷、聚氯乙烯塑料等耐腐蚀材料或作防腐处理。
⑷臭氧在水中的溶解度只有10mg/L,因此通入污水中的臭氧往往不能被全部利用。为了提高臭氧的利用率,接触反应池最好建成水深5~6m的深水池,或建成封闭的多格串联式接触池,并设置管式或板式微孔扩散器散布臭氧。
43.臭氧的制备方法有哪些?
臭氧的制备方法有化学法、电解法、紫外线法、辐照法和无声放电法等。水处理中应用的多是无声放电法,其生产臭氧的原理是在两平行高压电极之间隔以一层介电体(又称诱电体,通常是特种玻璃材料)并保持一定的放电间隙;通入15000~17500V高压交流电后,在放电间隙形成均匀的蓝紫色电晕放电,经过净化和干燥的空气或氧气通过放电间隙,氧分子受高能电子激发获得能量,并相互发生碰撞聚合形成臭氧分子。生产1kg臭氧耗电约20~30kW。
臭氧由臭氧发生器制取,一般以空气或氧气为原料,空气中含有的蒸气和灰尘都会形成弧电损坏电极和降低臭氧产量,所以进入臭氧发生器的空气必须预先经过净化和干燥。利用氧气作为制造臭氧的原料时,并不是纯氧效果最好,一般氧气浓度在92%~99%臭氧产率最高,这可能是因为其中的杂质起到了催化剂的作用。利用氧气为原料的臭氧发生器,国外单机发生量已可达250kg/h,这为大规模利用臭氧消毒打下了良好的基础。
为了提高臭氧的溶水效果,一般使用水深较大(5~6m)的接触池,而且应使臭氧以微气泡形式,在水中迅速混合和扩散。常用臭氧加注方法有静态混合器、文丘里管和微孔曝气等形式,这一过程要在接触池内完成,接触时间通常只要数分钟,结合不同的水质,臭氧的投加量一般为1~5mg/L之间。为此,臭氧氧化工艺主要包括空气净化干燥装置、臭氧发生器以及水-臭氧的接触池。
44.废水处理中常用的氧化剂和还原剂有哪些?
从理论上说,氧化还原电位不同的两种物质都可以相对地成为氧化剂或还原剂,但在废水处理实践中能够使用的氧化剂或还原剂必须满足以下要求:
①对废水中希望去除的污染物质有良好的氧化或还原作用
②反应后生成的物质应当无害以避免二次污染
③价格便宜、来源可靠
④能在常温下快速反应、不需要加热
⑤反应时所需的pH值最好在中性,不能太高或太低。
在废水处理中常用的氧化剂有:
①在接受电子后还原变成带负电荷离子的中性原子,如O2、Cl2、O3等;
②带正电荷的原子,接受电子后还原成带负电荷的离子,比如在碱性条件下,漂白粉、次氯酸钠等药剂中的次氯酸根OCl-中的CL+和二氧化氯中的Cl4+接受电子还原成Cl-;
③带高价正电荷的原子在接受电子后还原成带低价正电荷的原子,例如三氯化铁中的Fe3+和高锰酸钾中的Mn7+在接受电子后还原成Fe2+和Mn2+。
在废水处理中常用的还原剂有:
①在给出电子后被氧化成带正电荷的中性原子,例如铁屑、锌粉等;
②带负电荷的原子在给出电子后被氧化成带正电荷的原子,例如硼氢化钠中的硼元素为负5价,在碱性条件下可以将汞离子还原成金属汞,同时自身被氧化成正三价。
③金属或非金属的带正电的原子,在给出电子后被氧化成带有更高正电荷的原子。例如硫酸亚铁、氯化亚铁中的二价铁离子Fe2+在给出一个电子后被氧化成三价铁离子Fe3+;二氧化硫SO2和亚硫酸盐SO32-中的四价硫在给出两个电子后,被氧化成六价硫,形成SO42-。
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