5.2.2.Окисление пероксидом водорода.

Пероксид водорода используют для окисления нитритов, альдегидов,фенолов, серосодержащих отходов, активных красителей, а также цианидов.

Основные химические реакции, протекающие при окислении цианидов Н₂0₂ следующие:

CN^- + H₂O₂  CNO^- + H₂O ( 5.0)

CNO^- + 2H₂O₂  NH₃ + HCO₃^- ( 5.0)

Оптимальное значение рН для этих реакций - 10  11. Комплексные цианиды окисляются пероксидом водорода быстрее и легче простых цианидов. Окисление цианидов каталитически ускоряется в присутствии соединений меди.

Используя катализаторы ( Fe²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Cr²⁺, Ag⁺). Можно также ускорить процессы окисления вышеперечисленных органических веществ пероксидом водорода.

5.2.3.Окисление кислородом воздуха.

Кислород используется для очистки сточных вод целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Окисление гидросульфидной и сульфидной серы протекает через ряд последовательных стадий:

S^2-  S  SnO₆^2-  S₂O₃^2-  SO₃^2-  SO₄^2- ( 5.0)

Метилмеркаптан в водных под действием кислорода воздуха также окисляется постадийно:

CH₃SH  CH₃SSCH₃  CH₃SO₂H  CH₃SO₃H ( 5.0)

Рассмотрим основные химические реакции, протекающие при очистке серосодержащих сточных вод с использованием кислорода воздуха на примере обезвреживания сточных вод выпарной станции целлюлозного завода. Процесс ведут при рН=7-7,5. При этом протекают следующие реакции:

2Н₂S + 2О₂  S₂O₃^2- + Н₂О + 2Н⁺ ( 5.0)

8Н₂S + 9О₂  2S₄O₆^2- + 6Н₂О + 4Н⁺ ( 5.0)

Н₂S + 2О₂  SO₄^2- + 2Н⁺ ( 5.0)

2НS^- + 2О₂  S₂O₃^2- + Н₂О ( 5.0)

2НS^- + 4О₂  2SO₄^2- + 2Н⁺ ( 5.0)

Схема установки для окисления сульфидов представлена на рис.5.3.

Рис. 5.27 Схема установки окисления сульфидов кислородом воздуха.

1 - приемный резервуар, 2 - насос, 3 - теплообменник, 4 - окислительная колонна, 5 - воздухораспределительное устройство, 6 - сепаратор, 7 - холодильник.

Окисление кислородом воздуха может быть использовано для очистки от железа как природных, так и производственных сточных вод.

При аэрировании происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное по следующей суммарной реакции:

4Fe²⁺ + O₂ + 10H₂O  4Fe(OH)₃  + 8H⁺ ( 5.0)

Если железо присутствует в воде в виде бикарбоната закисного железа , то реакция окисления двухвалентного железа и гидролиз протекает в соответствии со следующим уравнением:

4Fe(HCO₃)₂ + O₂ + 2H₂O  4Fe(OH)₃  + 8CO₂ ( 5.0)

Вместо кислорода воздуха для перевода Fe²⁺ в Fe³⁺ можно использовать и другие окислители, например, хлор и перманганат калия.

5.2.4.Озонирование.

Процессы озонирования применяют для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, ароматических углеводородов, пестицидов и др. Одновременно с очисткой обеспечивается обезцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озон подают в сточную воду в виде озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси. Концентрация озона в смеси приблизительно составляет 3%.

Рассмотрим типичные реакции, протекающие при очистке сточных вод озонированием. Окисление сероводорода протекает следующим образом:

Н₂S + О₃  Н₂О + SО₂ ( 5.0)

3Н₂S + 4О₃  3Н₂SO₄ ( 5.0)

Роданид-ионы реагируют с озоном по следующей схеме:

CNS^- + 2O₃ + 2OH^-  CN^- + SO₃^2- + 2O₂ + 2H₂O ( 5.0)

CN_-+ SO₃^2- + 2O₃  CNO^- + SO₄^2- + 2O₂ ( 5.0)

Этот процесс следует проводить в нейтральной и слабокислой среде при 5-25 ^oС.

Аммиак при взаимодействии с озоном в щелочной среде окисляется до азотной кислоты и воды по реакции:

NH₃ + 4O₃  4NO^3- + 4O₂ + H₂O + H⁺ ( 5.0)

Цианиды в слабощелочной среде реагируя с озоном , образует первоначально менее токсичные цианаты, которые затем гидролизуются в воде или окисляются озоном в соответствии со следующими уравнениями:

CN^- + O₃  CNO^- + O₂ ( 5.0)

CNO^- + 2H⁺ + 2H₂O  CO₂ + H₂O + NH₄⁺ ( 5.0)

CNO^- + 2H₂O  HCO₃^- + NH₃ ( 5.0)

2CNO^- + H₂O + O₃  2HCO₃^- + O₂ + N₂  ( 5.0)

Озон получают в промышленных озонаторах-генераторах из кислорода воздуха под действием электрического разряда. Электроды озонаторов могут быть трубчатой или пластинчатой формы и обычно изготавливаются из метанизированного стекла. Технические характеристики отечественных озонаторов трубчатого типа приведены в табл.5.4.

Таблица 5.19