过硫酸盐活化氧化技术概述PPT资料.pptx

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硫酸根自由基在中性和酸性水溶液中较稳定，pH8.5时，硫酸根自由基氧化水或OH-生成羟基自由基，有一个孤对电子，氧化还原电位E0=+2.6V，远高于过硫酸根离子（E0=+2.01V），与羟基自由基（E0=+2.8V）接近，具有较强的氧化能力，过硫酸盐一般较稳定，反应速率较低，在光、热、过渡金属离子（如铁、银、钴等）等条件下活化成硫酸根自由基。

一、过硫酸盐活化高级氧化技术概述,硫酸根自由基的特点标准氧化电位E0=2.53.1V，强于其它氧化剂；

氧化原理类似于羟基自由基，较其稳定时间长；

适用范围广，在任何条件下均可适用；

可氧化某些羟基不能氧化的污染物等特点而可以无选择性氧化降解大多有机物。

治山、治紫水外与光治活穷化相结合,二、硫酸根自由基产生的活化方式,立足生态，着过眼渡经金济属，离系子统活开化发，综合治理,治湖必须治江热，活治化江必须治山,产基生本方原式则,二、硫酸根自由基产生方式,1热活火热活化方式主要通过温度升高，提供足够的活化能迫使键断裂，产生硫酸根自由基，发生下列反应:

二、硫酸根自由基产生方式,1.热活化在热活化过程中，主要考虑不同活化的影响因素，除温度外，还考虑过硫酸盐的浓度、pH值和离子强度等。

有机物的降解速度会随着过硫酸盐浓度的增加而增加，但pH值和离子强度的增大都不利于活化。

并且不同的有机污染物，pH值对反应过程的影响效果不同。

研究表明pH为27时，主要活性物种是SO4，而当pH12时，主要活性物种是OH，研究者提出了碱性条件下占主导地位的自由基是OH。

目前普遍观点认为，对于每个特定的反应体系，存在最佳的反应温度，并不是温度越高越有利于反应。

这主要是因为，SO4与被认定为潜在猝灭剂的Cl在高温下会加速反应。

目前，热活化是过硫酸盐活化技术方面的研究热点。

二、硫酸根自由基产生方式,2.紫外光活化过硫酸盐在紫外光存在下产生分解如下:

二、硫酸根自由基产生方式,44,可以产生SO-，其产生SO-的量子产率为2。

研究,-,发现，波长为254nm的UV能有效地活化过硫酸盐，而光辐射能量比较低（波长315400nm和270300nm）的光激活过硫酸盐的能力比较弱。

实验同时发现，由于太阳光谱中含有5%的UV，因此有能力活化过硫酸盐产生SO4。

2.紫外光活化研究表明，当有光存在时，过硫酸盐在室温下就,二、硫酸根自由基产生方式,3过渡金属离子活化相对于高温以及紫外光活化，常温下过渡金属离子活化过硫酸盐的技术更受到重视。

金属活化过硫酸盐是一种类Fenton反应，由于过渡金属活化产生硫酸根自由基反应体系简单，条件温和，无需外加热源和光源得到广泛关注。

过渡金属离子（包括Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ce2+、Co2+等）在常温下即可活化过硫酸盐产生SO4-，如下：

二、硫酸根自由基产生方式,研究过程中，探讨了不同过渡金属对过硫酸盐产生SO4的催化作用，并对活化效果排序，活性顺序大致如下:

Ag+Co2+Cu2+Fe2+。

Liang等人早期研究了Fe2+催化需要活化能约为50.2kJ/mol，大大降低了反应所需活化能。

在金属离子活化体系中，通过加入螯合剂或络合剂可提高反应效率。

目前，金属活化过硫酸盐的研究主要集中在反应机理的探究与使用新催化剂的反应体系，比如分别以Fe0和Co2O3作催化剂等。

三、硫酸自由基与有机物作用机理,硫酸自由基与有机物作用机理：

（1）电子转移,（3）,加成,

（2）,氢提取,三、硫酸自由基与有机物作用机理,

（1）电子转移大多数研究认为，SO4与芳香类化合物主要是通过电子转移方式。

Neta等人通过脉冲辐射光谱的方法测定了硫酸根自由基与多种芳香族化合物的反应速率常数，说明了硫酸根自由基与芳香类化合物的反应主要是通过电子转移。

Beitz等人对比研究了OH与SO4的氧化机制，认为SO4与芳香族化合物是通过电子转移的方式。

储高升等人采用激光光解和脉冲辐射两种技术阐明了SO4与酪氨酸是通过直接电子转移发生氧化反应。

三、硫酸自由基与有机物作用机理,

（2）氢提取关于SO4与醇类、烷烃、醚和酯类化合物，研究认为多是通过氢提取方式。

Huie等人应用激光闪光光解法测定了不同温度下硫酸根自由基与C3C6环状单酯和二酯的反应速率。

表明酯类比烷烃更易发生氢提取反应，是因为酯环上碳上的CH键较弱，从而推测反应速率可能与分子中CH键的强度有关。

George等人采用同样的方法测定了硫酸根自由基与一系列的醇、醚、酯类等挥发性有机物的反应速率常数，证明了硫酸根自由基与醇、醚、酯等的反应主要是通过氢提取。

Khusan等人通过计算SO4与各种烷烃、醇、醚、酯的反应活化能，进一步验证了SO4与这些有机化合物的反应方式主要是氢提取。

三、硫酸自由基与有机物作用机理,（3）加成,此外，研究认为SO4主要是通过加成方式与含不饱和双键的烯烃类化合物反应。

Padmaja等人研究了在乙腈作为溶剂中，SO4与一系列的烷烃、烯烃、醇、醚和胺的反应速率常数，说明了其与烯烃类化合物反应主要是通过加成方式。

四、在环境保护方面的研究现状及展望,应用：

原位过硫酸盐氧化修复处理难降解有机废水,在废气处理中的应用,四、在环境保护方面的研究现状,

（1）原位过硫酸盐氧化修复过硫酸盐用于原位化学氧化技术（ISCO），原理是利用过硫酸盐活化分解生成硫酸自由基SO4，将其通过井注入到污染区域，借助射频探头、水蒸气加热、电加热等方式或者注入含Fe盐的催化剂活化过硫酸盐，有机物被过硫酸盐或其产生的高活性氧化物氧化甚至矿化。

水中残留的大量SO42可通过石灰生成难溶物来降低。

该技术常用来修复被油类、有机溶剂、多氯联苯以及非水相氯化物等有机污染的土壤和地下水。

四、在环境保护方面的研究现状,

（2）处理难降解有机废水基于硫酸自由基高级氧化技术在废水处理方面的研究已逐步展开，主要以色度、COD和TOC等为指标，处理的有机废水包括氯酚类、染料类、全氟羧酸类以及垃圾渗滤液等。

四、在环境保护方面的研究现状,（3）在废气处理中的应用将过硫酸盐用于SO2、H2S以及其他烷基硫的处理早有广泛研究，研究人员通过实验首次研究了将过硫酸盐用于氮氧化物的处理，验证了PMS（一硫酸盐）作为氧化剂同时吸收氧化尾气处理中的NO和SO2的可行性，并指出SO2的存在提高了NO的溶解量和转化率；

Nymul等人研究了热活化的过硫酸盐水溶液在鼓泡塔中吸收氧化NO。

结果表明NO转化率取决于溶解的NO量和活,化产生的SO生成量。

碱性条件下，NO转化率会随pH,4升高而增大，少量氯离子能大大提高转化率，证明了过硫酸钠作为NO洗气时的氧化剂是可行的。