化学反应在废水处理中的应用

2020-06-06翟桂敏

数理化解题研究 2020年16期

翟桂敏

(安徽省阜阳市临泉第二中学 236400)

废水处理的目的是将废水中含有的对环境和人身体有害的物质通过各种方式进行去除，恢复水资源的使用功能.随着化学在人们生活中使用的程度加深，废水中含有的有害化学物质增多，处理起来也变得非常困难，所以根据废水中有害的物质的特性，可以利用化学反应将水中呈现溶解状态的有害物质转化为固态或者气态的状态，从而实现水资源和有害物质的分离，达到净化废水的目的.

一、化学反应的类型

所谓的化学反应就是指分子变成原子、然后原子经过排列组合形成新的分子的过程.按照反应物和生成物的标准对化学反应进行分类，可以将化学反应分成四类，分别是置换反应、复分解反应、分解反应和化和反应.

在废水的处理过程中，分解和化合反应是应用比较少的两种，其他两种应用较多.因为氧化还原反应具有较强的转化能力，废水中的有害物质能够通过氧化还原反应转化为轻微有害或者无害的无机物，所以氧化还原反应被广泛的应用.另一种复分解反应虽然不是氧化还原反应，但是通过这种化学反应可生成容易和水分离的物质，进而将废水中的有害物质去除，因此也得到了广泛的应用.

二、化学反应在废水处理中的应用措施

1.氧化还原反应在废水处理中的应用措施

通过氧化还原反应对废水进行处理主要是通过电子的转移来实现，失去电子的过程就是氧化，得到电子的过程被称为还原.在这个过程中，失去电子的元素所组成的物质被称为还原剂，而得到电子的元素所组成的物质被称氧化剂.

(1)氧化法

利用氧化法进行污水处理主要是利用空气中的氧气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等强氧化的物质对有害物质进行氧化，从而将有害物质分解成无害或者轻微有害的无机物.这种方式是最为纯粹的氧化反应之一.

比如说空气氧化，就是通过将空气中的氧气注入废水中，利用空气中的氧气来氧化废水中的有害物质，虽然通过这种方式可以实现废水中一些有害物质的去除，但是这种方式氧化反应的速度比较慢，整个过程所需要的时间太长，其应用就被很大程度上的限制了，所以在利用这种方式的时候可以在高温的条件下进行，提高反应的速度和程度.

另外，空气氧化反应在强碱性、强酸性和中性的废水之中反应速度和程度也是不同的.在强碱性(pH=14)的废水中，空气氧化反应的反应式为：

而在中性(pH=7)和强酸性(pH=1)溶的废水中，空气氧化的反应式为：

由这两个化学反应式可以看出，空气氧化反应在pH不同的时候反应程度不同，降低pH有利于空气氧化反应的进行.

再比如臭氧氧化，臭氧是由3个氧原子组成的一种氧的同素异形体.在常温低浓度的条件之下，臭氧是无色无味的，而在浓度达到15%以上的情况之下，臭氧就变成了一种具有鱼腥味的淡紫色气体.臭氧中的氧原子亲电子性非常强，其再分解之后的氧原子也是具有非常高的氧化性，所以利用臭氧进行氧化反应是非常常见的.

化合氯氧化法也是废水处理中很常用的一个氧化法，这种氧化法具有经济实惠、使用方便的特点，而且化合氯氧化法的氯源也是非常多的，比如可以采用漂白粉、漂白精以及次氯酸钠溶液等.因为漂白粉和漂白剂之中具有氯酸根离子，所以是具有氧化能力的，利用漂白粉和漂白剂进行化学反应的离子方程式为：

可见利用漂白粉和漂白剂进行化合氯氧化法是有效果的，而且经济实惠，取材方便.

除此之外，次氯酸钠溶液也是化合氯氧化法中非常重要的一个氯源，次氯酸钠溶液具有价格低廉、方便安全的特点，起反应的化学方程式为：

可以看出，利用次氯酸钠溶液进行化合氯氧化也是非常有效的.

(2)还原法

化学还原法主要是通过添加药剂，利用药剂中的还原性将废水中的有害物质转化为无害或者轻微伤害的无机物.在化学还原法中，比较常见的化学还原剂主要有金属还原剂、盐类还原剂、气体还原剂等等.

比如利用金属还原剂的方式就被称为金属还原法，主要是以固体金属作为还原剂的一种方式.这种还原法可以用来处理废水中含有的汞、镉等重金属元素比较多的情况.最常用的金属还原剂主要有铁、铜、锌、镁等.采用金属还原法主要是利用金属的还原性将废水中的重金属离子置换出来，达到处理废水的目的.

再比如利用盐类还原剂的方式就被称为盐类还原法，主要是利用石灰或者氢氧化钠以及亚硫酸氢钠等物质进行废水处理的一种方式.因为这些还原剂的特性不同，石灰价格便宜，但是产生的杂质比较多，所以在废水多的时候利用石灰作为还原剂；而氢氧化钠和亚硫酸氢钠的价格昂贵、产生的杂质比较少，所以在水量少的时候利用这两种物质作为还原剂.