環(huán)境化學_污染控制與修復化學

1、第八章第八章 污染控制與修復化學污染控制與修復化學污染控制與修復化學研究內(nèi)容 污染控制與修復過程的化學機理研究污染控制與修復過程的化學機理研究 污染控制與修復的材料與技術污染控制與修復的材料與技術 污染控制與預防的新思想、新技術、新方法污染控制與預防的新思想、新技術、新方法 內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 物理化學技術物理化學技術第二節(jié)第二節(jié) 高級氧化技術高級氧化技術第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)境污染修復技術環(huán)境污染修復技術 內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 物理化學技術物理化學技術一、吸附法一、吸附法二、離子交換法二、離子交換法三、混凝法三、混凝法四、膜分離法四、膜分離法五、溶劑萃取法五、溶劑萃取法一、吸附法一、吸附法吸附吸

2、附 (adsorption), 吸附劑吸附劑(adsorbent)，吸附質(zhì)（，吸附質(zhì)（adsorbate）利用物質(zhì)表面存在的未平衡的分子引力或化學鍵力，把利用物質(zhì)表面存在的未平衡的分子引力或化學鍵力，把混合物中的某一組分或某些組分吸留在其表面上，這種分離混合物中的某一組分或某些組分吸留在其表面上，這種分離化合物的過程稱為化合物的過程稱為吸附吸附。 吸附劑吸附劑：具有吸附作用的物質(zhì)。：具有吸附作用的物質(zhì)。吸附質(zhì)吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。：被吸附的物質(zhì)。1、吸附原理、吸附原理（1）吸附的本質(zhì)）吸附的本質(zhì)吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用，包括吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用，包括范德華力、化學鍵力、范德華力、化

3、學鍵力、靜電引力靜電引力。物理吸附物理吸附與與化學吸附化學吸附的區(qū)別。的區(qū)別。一、吸附法一、吸附法（2）吸附過程）吸附過程四個連續(xù)階段：主體相擴散、四個連續(xù)階段：主體相擴散、膜擴散、孔隙擴散膜擴散、孔隙擴散、吸附反應、吸附反應（3）吸附作用的影響因素）吸附作用的影響因素 吸附劑的性質(zhì)吸附劑的性質(zhì) 吸附質(zhì)的性質(zhì)吸附質(zhì)的性質(zhì) 溶液的溶液的pH值值 共存物的影響共存物的影響 操作條件操作條件一、吸附法一、吸附法一、吸附法一、吸附法2、活性炭吸附、活性炭吸附（1）活性炭的性能）活性炭的性能非極性吸附劑、良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學性質(zhì)，具有巨大的非極性吸附劑、良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學性質(zhì)，具有巨大的比

4、表面積和特別發(fā)達的微孔。比表面積和特別發(fā)達的微孔?；钚蕴康奈轿稽c：活性炭的吸附位點：物理吸附活性點物理吸附活性點與與化學吸附活性點化學吸附活性點活性炭的種類：活性炭的種類：粒狀（粒狀（GAC）、粉狀（）、粉狀（PAC）、纖維狀（）、纖維狀（ACF）一、吸附法一、吸附法（2）活性炭的制備與再生）活性炭的制備與再生制備：碳化、活化制備：碳化、活化再生：加熱、微波輻射、化學法、電化學法、光催化、超臨再生：加熱、微波輻射、化學法、電化學法、光催化、超臨界萃取、濕式氧化、超聲波、生物法。界萃取、濕式氧化、超聲波、生物法。二、離子交換法二、離子交換法離子交換法：通過離子交換劑的離子與接觸交換劑的溶離子交

5、換法：通過離子交換劑的離子與接觸交換劑的溶液中相同電荷的離子進行交換，以達到離子的置換、分離、液中相同電荷的離子進行交換，以達到離子的置換、分離、濃縮、去除等目的的一種方法。濃縮、去除等目的的一種方法。 1、離子交換的基本理論、離子交換的基本理論（1）離子交換反應機理）離子交換反應機理（2）離子交換平衡）離子交換平衡2、離子交換樹脂、離子交換樹脂（1）分類：陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂）分類：陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂（2）基本特性：選擇性、溶脹性、穩(wěn)定性）基本特性：選擇性、溶脹性、穩(wěn)定性三、混凝法三、混凝法混凝法：在混凝劑的作用下，水中的膠體和細微懸浮物混凝法：在混凝劑的作用下，水中的

6、膠體和細微懸浮物凝聚為絮凝體，然后予以除去的水處理方法。凝聚為絮凝體，然后予以除去的水處理方法。 1、膠體的穩(wěn)定性理論、膠體的穩(wěn)定性理論（1）膠體離子的雙電層模型）膠體離子的雙電層模型（2）膠體穩(wěn)定的原因）膠體穩(wěn)定的原因膠粒表面帶有電荷膠粒表面帶有電荷布朗運動布朗運動水化膜水化膜（3）DLVO理論理論2、混凝的原理、混凝的原理（1）壓縮雙電層作用）壓縮雙電層作用（2）電性中和作用）電性中和作用（3）吸附架橋作用）吸附架橋作用（4）網(wǎng)捕作用）網(wǎng)捕作用3、混凝劑及其作用機理、混凝劑及其作用機理（1）無機鹽類混凝劑）無機鹽類混凝劑（2）有機高分子類混凝劑）有機高分子類混凝劑三、混凝法三、混凝法四、膜

7、分離法四、膜分離法膜分離法：以選擇性通透膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)施加某膜分離法：以選擇性通透膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)施加某種推動力，使待分離物質(zhì)選擇性地透過膜，從而達到分離或種推動力，使待分離物質(zhì)選擇性地透過膜，從而達到分離或提純的目的。提純的目的。 1、膜分離技術的類型、膜分離技術的類型2、膜分離技術的基本原理、膜分離技術的基本原理（1）電滲析：）電滲析：在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來。膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來。四、膜分離法四、膜分離法（2）擴散滲析：）擴散滲析：高濃度溶液中的溶

8、質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移。高濃度溶液中的溶質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移。（3）反滲透：）反滲透：施加壓力于與半透膜相接觸的濃溶液，所產(chǎn)生的與自然施加壓力于與半透膜相接觸的濃溶液，所產(chǎn)生的與自然滲透相反的的過程。滲透相反的的過程。（4）超濾：）超濾：（5）液膜分離：）液膜分離：五、溶劑萃取法五、溶劑萃取法溶劑萃取法：通過物質(zhì)由一個液相轉(zhuǎn)移到另一個基本不溶劑萃取法：通過物質(zhì)由一個液相轉(zhuǎn)移到另一個基本不互溶的液相這一傳質(zhì)過程來實現(xiàn)物質(zhì)的提取、分離的方法?；ト艿囊合噙@一傳質(zhì)過程來實現(xiàn)物質(zhì)的提取、分離的方法。1、基本原理、基本原理分配定律：分配定律：2、萃取體系的組成、萃取體系的組成3、萃取劑、萃取

9、劑4、污染控制中常用的萃取體系、污染控制中常用的萃取體系第二節(jié)第二節(jié) 高級氧化技術高級氧化技術一、臭氧氧化技術一、臭氧氧化技術二、過氧化氫及二、過氧化氫及Fenton氧化技術氧化技術三、二氧化鈦光催化氧化技術三、二氧化鈦光催化氧化技術四、電化學技術四、電化學技術五、濕式空氣氧化技術五、濕式空氣氧化技術一、臭氧氧化技術一、臭氧氧化技術1、臭氧氧化技術的機理、臭氧氧化技術的機理（1）直接氧化）直接氧化臭氧與有機物直接反應臭氧與有機物直接反應（2）間接氧化）間接氧化臭氧在堿性條件或紫外線照射和過氧化氫協(xié)同作用產(chǎn)生臭氧在堿性條件或紫外線照射和過氧化氫協(xié)同作用產(chǎn)生OH。2、臭氧氧化技術的應用、臭氧氧化技

10、術的應用（1）氧化無機物）氧化無機物（2）氧化有機物）氧化有機物（3）消毒）消毒1、過氧化氫氧化技術、過氧化氫氧化技術（1）過氧化氫的氧化性）過氧化氫的氧化性強氧化劑強氧化劑（2）過氧化氫的不穩(wěn)定性）過氧化氫的不穩(wěn)定性受熱易分解，微量雜質(zhì)能催化其分解受熱易分解，微量雜質(zhì)能催化其分解（3）過氧化氫的應用）過氧化氫的應用（4）UV/H2O2技術技術二、過氧化氫及二、過氧化氫及Fenton氧化技術氧化技術2、Fenton氧化技術氧化技術Fenton試劑由亞鐵離子（試劑由亞鐵離子（Fe2+）與過氧化氫組成）與過氧化氫組成（1） Fenton氧化技術的基本原理氧化技術的基本原理亞鐵離子催化雙氧水生成大量

11、的亞鐵離子催化雙氧水生成大量的OH（2） Fenton氧化技術的影響因素氧化技術的影響因素pHH2O2濃度濃度催化劑濃度催化劑濃度反應溫度反應溫度其他陰離子其他陰離子中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物二、過氧化氫及二、過氧化氫及Fenton氧化技術氧化技術1、TiO2光催化技術原理光催化技術原理TiO2 + hv(Eg) e- + h+2、 TiO2光催化活性的影響因素光催化活性的影響因素（1）晶型的影響）晶型的影響（2）粒徑的影響）粒徑的影響（3）表面性質(zhì)的影響）表面性質(zhì)的影響（4）反應液）反應液pH值的影響值的影響（5）光源的影響）光源的影響（6）水中溶解性鹽類的影響）水中溶解性鹽類的影響3、提高、提高Ti

12、O2光催化反應效率的途徑光催化反應效率的途徑納米納米TiO2材料的研制、材料的研制、 TiO2的改性、外加氧化劑的改性、外加氧化劑三、二氧化鈦光催化氧化技術三、二氧化鈦光催化氧化技術1、基本原理、基本原理（1）氧化過程與機理）氧化過程與機理直接氧化直接氧化間接氧化間接氧化（2）還原過程與機理）還原過程與機理2、重要的電化學技術、重要的電化學技術（1）電）電Fenton技術技術（2）電化學絮凝）電化學絮凝（3）光電組合催化技術）光電組合催化技術四、電化學技術四、電化學技術濕式空氣氧化（濕式空氣氧化（WAO）：在高溫高壓下以空氣中的氧氣為）：在高溫高壓下以空氣中的氧氣為氧化劑，在液相中將有機污染物

13、氧化為無機物或小分子有氧化劑，在液相中將有機污染物氧化為無機物或小分子有機物的化學過程。機物的化學過程。1、基本原理、基本原理（1）傳質(zhì)過程）傳質(zhì)過程在高溫高壓下，氧的溶解度增大，在水中的傳質(zhì)系數(shù)也增大在高溫高壓下，氧的溶解度增大，在水中的傳質(zhì)系數(shù)也增大（2）化學反應過程）化學反應過程自由基反應：鏈引發(fā)、鏈增長與傳遞、鏈中止。自由基反應：鏈引發(fā)、鏈增長與傳遞、鏈中止。2、主要影響因素、主要影響因素（1）污染物的結構）污染物的結構（2）溫度）溫度（3）壓力）壓力（4）其他）其他五、濕式空氣氧化技術五、濕式空氣氧化技術第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)節(jié)污染修復技術環(huán)節(jié)污染修復技術一、概述一、概述二、化學修復技術二

14、、化學修復技術環(huán)境污染修復：環(huán)境污染修復：對被污染的環(huán)境采取物理、化學與生物的技術對被污染的環(huán)境采取物理、化學與生物的技術措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少、毒性降低或完全措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少、毒性降低或完全無害化，使得環(huán)境能夠部分或全部恢復到未污染狀態(tài)的過程。無害化，使得環(huán)境能夠部分或全部恢復到未污染狀態(tài)的過程。1 1、物理修復技術、物理修復技術利用污染物與環(huán)境之間各種物理特性的差異，達到將污染物從利用污染物與環(huán)境之間各種物理特性的差異，達到將污染物從環(huán)境中去除、分離的目的。包括：分離修復、蒸汽浸提修復、環(huán)境中去除、分離的目的。包括：分離修復、蒸汽浸提修復、固定固定/

15、/穩(wěn)定化修復等技術。穩(wěn)定化修復等技術。一、概述一、概述2 2、生物修復技術、生物修復技術在人為強化條件下，利用細菌、真菌、水生藻類、陸生植物等在人為強化條件下，利用細菌、真菌、水生藻類、陸生植物等的代謝活性降解有機污染物，改變重金屬的活性或存在形態(tài)，的代謝活性降解有機污染物，改變重金屬的活性或存在形態(tài)，進而影響它們在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，減輕其毒性。進而影響它們在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，減輕其毒性。（1 1）微生物修復）微生物修復（2 2）植物修復）植物修復（3 3）動物修復）動物修復（4 4）生態(tài)修復）生態(tài)修復一、概述一、概述化學修復技術：通過加入到被污染環(huán)境中的化學修復劑與污染化學修復技術：通過加入到被污染環(huán)境中的化學修復劑與污染物發(fā)生一定的化學反應，清除污染物或降低其毒性。物發(fā)生一定的化學反應，清除污染物或降低其毒性。1、可滲透反應格柵技術、可滲透反應格柵技術可滲透反應格柵是一個反應材料的原位處理區(qū)，這些反應材料可滲透反應格柵是一個反應材料的原位處理區(qū)，這些反應材料能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體的能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體的地下水地下水的污染組分。的污染組分。2、化學淋洗技術、化學淋洗技術在重力作用下或通過水力壓頭的推動，將能促進在重力作用下或通過水力壓頭的推動，將能促進土壤土壤中污染物中污染物溶解或遷移的化學溶解或遷移的化學/生物化學溶劑