氧化还原材料

氧化还原法是水污染净化中的一种方法，它是通过在水中投加氧化剂或还原剂，使废水中溶解的有机或无机的污染物与药剂发生氧化还原反应。从而使废水中的有毒污染物转化为无毒或微毒物质。

最廉价的氧化剂为空气。空气中的氧具有较强的氧化性，且在介质的p H较低时，其氧化性能增强，有利于用空气氧化法处理污水。此法主要用于含硫废水的处理，石油炼制厂、石油化工厂、皮革厂、制药厂等都排出大量含硫废水。硫化物一般以钠盐（Na HS、Na2S）或铵盐［NH4HS、（NH4）2S］的形式存在于废水中，它们的还原性较强，可以用空气氧化法处理。空气氧化法还可以用于地下水除铁，在缺氧的地下水中常出现二价铁，通过曝气，可以将铁氧化为Fe（OH）3。

利用空气中的氧或纯氧处理废水中的有机污染物，是一种环境友好型的污水处理方法。在空气氧化的基础上，发展形成了湿式氧化法。湿式氧化是在较高的温度和压力下，用空气中的氧来氧化废水中的溶解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。与一般的方法相比，湿式氧化法具有适用范围广、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量和有用物料等优点。但用空气中的氧进行氧化反应时活化能很高、反应速度很慢，使其应用受到限制。湿式氧化法处理含大量有机物的污泥和高浓度有机废水，是利用高温（200～3000℃）、高压（3～15MPa）的强化空气氧化技术。高压操作难度较大，目前的空气湿式氧化法的发展方向为低压化。在生物污水处理中，有的设计了低压湿式氧化工艺，对一些用生物技术难以处理的有机污染物进行预处理。

工业中用得比较多的氧化剂为氯系氧化剂，包括氯气、次氯酸钠漂白粉、漂白精等，通过在溶液中的电离，生成次氯酸根离子，再水解、歧化产生氧化能力极强的活性基团，用于杀菌分解有机污染物。氯系氧化剂的氧化性较强，在酸性溶液中其氧化性增强，还可通过光辐射或其他辐射的方法来增强其氧化能力。这类氧化剂最重要的氧化成分是二氧化氯，它在水中的溶解速度是氯的5倍。二氧化氯遇水迅速分解，生成多种强氧化剂，如次氯酸、氯气、过氧化氢等，这些强氧化剂组合在一起，产生多种氧化能力极强的活性基团，能激发有机环上的不活泼氢，通过脱氢反应生成自由基，成为进一步氧化的诱发剂。自由基还能通过羟基取代反应，将有机芳环上的一些基团取代下来，从而生成不稳定的羟基取代中间体，易于开环裂解，直至完全分解为无机物。如在碱性条件下，氯系氧化剂可把含氰废水中氰化物分解为微毒或无毒物质。

臭氧也是一种理想的环境友好型水处理剂，对水中有机污染物有较好的氧化分解作用。此外，对污水中的有害微生物也有强烈的消毒作用，用臭氧处理难以生物降解的有机污染物，使其转化成容易降解的有机化合物，在污水处理中已开始广泛应用。臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位（2．07V，仅次于氯），常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色等，在饮用水处理中有着广泛的应用。近年来，由于臭氧的发生成本高，而利用率偏低，使臭氧处理的费用较高；臭氧与有机物的反应选择性较强，在低剂量和短时间内臭氧不可能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化。因此，提高臭氧利用率和氧化能力就成为臭氧高级氧化的研究热点。

高锰酸盐氧化剂也常用于污水氧化处理过程。最常用的高锰酸盐是高锰酸钾，是一种强氧化剂，其氧化性随p H降低而增强。在有机废水处理中，高锰酸盐氧化法主要用于除去酚、氰、硫化物等有害污染物。在给水处理中，高锰酸盐可用于消灭藻类，除臭、除味、除二价铁和二价锰等。高锰酸盐氧化法的优点是出水没异味，易于投配和监测，并易于利用原有水处理设备，如混凝沉淀设备、过滤设备等。反应所生成的水合二氧化锰有利于凝聚和沉淀，特别适于对低浊度废水的处理。其主要缺点是成本高，尚缺乏废水处理运行经验。若将此法与其他处理方法，如空气曝气、氯氧化、活性炭吸附等工艺配合使用，可使处理效率提高，成本下降。

过氧化氢也是一种较好的处理有机废水的氧化剂。过氧化氢与紫外线合并使用，可分解氧化卤代脂肪烃、有机酸等有机污染物。通过添加低剂量的过氧化氢，控制氧化程度，使废水中的有机物发生部分氧化、偶合或聚合，形成分子量适当的中间产物，改善其生物降解性、溶解性及混凝沉淀性，然后通过生化法或混凝沉淀法去除。与深度氧化法相比，过氧化氢部分氧化法可大大节约氧化剂用量，降低处理成本。

废水中的某些金属离子在高价态时毒性很大，可先用还原剂将其还原到低价态，然后分离除去。常用的还原剂包括：①某些电极电位较低的金属，如铁屑、锌粉等；②某些带负电的离子，如Na BH4中的B5－；③某些带正电的离子，如Fe2＋。