1.2.2. Окисление пероксидом водорода

Пероксид водорода является бесцветной жидкостью и в любых соотношениях смешивается с водой. Он может быть использован для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, цианидов, серосодержащих отходов, активных красителей. Пероксид водорода в кислой и щелочной средах разлагается по следующим схемам:

2H⁺+H₂O₂+2C2H₂O,

2OH^-+H₂O₂+2C2H₂O+2O^2-.

В кислой среде более отчетливо выражена окислительная функция, а в щелочной - восстановительная. В кислой среде пероксид водорода переводит соли двухвалентного железа в соли трехвалентного, азотистую кислоту - в азотную, сульфиды - в сульфаты. Цианиды и цианиты окисляются в щелочной среде при рН=9 ÷ 12.

В разбавленных растворах процесс окисления органических веществ протекает медленно, поэтому используют катализаторы: ионы металлов переменной валентности (Fe²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, Co^2+, Cr²⁺, Ag⁺). Например, процесс окисления пероксидом водорода с солями Fe протекает весьма эффективно при рН=3 ÷ 4,5. Продуктами окисления являются муконовая и леиновая кислоты.

В процессах водообработки используют не только окислительные, но и восстановительные свойства H₂O₂. В нейтральной и слабощелочной средах он легко взаимодействует с хлором и гипохлоридом, переводя их в хлориды:

H₂O₂+Cl₂O₂+2HCl,

NaClO + H₂O₂NaCl+O₂+H₂O.

Эти реакции используют при дехлорировании воды. Избыток пероксида водорода можно удалять, обрабатывая его диоксидом марганца:

MnO₂+ H₂O₂+2HClMnCl₂+2H₂O+O₂.

1.2.3. Окисление кислородом воздуха

Кислород воздуха используют при очистке воды от железа, для окисления соединений двухвалентного железа в трехвалентное с последующим отделением от воды гидроксида железа. Реакция окисления в водном растворе протекает по схеме:

4Fe²⁺+O₂+2H₂O=4Fe³⁺+4OH^-,

Fe³⁺+3H₂O=Fe(OH)₃+3H⁺.

Окисление проводят при аэрировании воздуха через сточную воду в башнях с хордовой посадкой. Образующийся гидроскид железа отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают. Использование колонн с кусковой посадкой нецелесообразно, т.к. происходит зарастание насадки. Возможен процесс упрощенной аэрации. В этом случае под поверхностью фильтра разбрызгивают воду, которая падает на поверхность фильтрующей загрузки. При контакте капель воды с воздухом происходит окисление железа.

Кислородом воздуха окисляют также сульфидные стоки целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Процесс окисления серы, гидросульфидной и сульфидной серы протекает через ряд стадий при изменении валентности серы с –2 до +6.

S^2-S¹S_nO₆^2-S₂O₃^2-SO₄^2-.

Необходимо отметить, что при окислении гидросульфида и сульфида до тиосульфата рН раствора повышается, при окислении гидросульфида до сульфита и сульфата рН раствора понижается, а при окислении сульфида до сульфита и сульфата рН раствора не изменяется. С повышением температуры и давления скорость реакции и глубина окисления сульфидов и гидросульфидов увеличивается. Теоретически на окисление 1 г сульфидной серы расходуется 1 г кислорода воздуха. Принципиальная схема очистки приведена на рис.1.5.

Рис.1.5. Схема установки для окисления кислородом воздуха