水和废水中二氧化氯的氧化还原反应

2011年秋季学期高等有机化学

结课论文

题 目 ：水和废水中二氧化氯的氧化还

反应

学生姓名：阿依尼革尔.木拉提

所在学院：化学化工学院

专业班级：化学09 – 2 班

指导教师：迪丽菲嘎尔

日 期：2012年1月2日

新疆师范大学教务处

目 录

1摘要 …………………………………………….. 2 关键词…………………………………………… 3 引言……………………………………………… 4 正文……………………………………………. 1 二氧化氯与无机物的反应………………..

1.1二氧化氯与无机氮化合物的反应………

1.2二氧化氯与氨的反应………………….

1.3二氧化氯与一氧化氮、二氧化氮的反应

1.4二氧化氯和无机硫化物的反应……….

2.二氧化氯和有机物的反应………………..

2.1与饱和烃类反应……………………

2.2与多环芳香烃反应……………………….. 2.3与醇、醛和糖类(碳水化合物)反应………

2.4与硫醇(R—SH)、有机硫化物(R—S—R)(R—S—

S—R)的反应

5 参考文献

水和废水中二氧化氯的氧化还原反应

摘要：主要介绍了水和废水中二氧化氯与无机物、有机物的化学反应。使人们对二氧化氯的某些反应机理有个初步的了解，并在此基础上不断开发出各种各样的二氧化氯产品以满足市场的需求。

关键词：化学反应；二氧化氯；消毒剂

引言:

二氧化氯作为强氧化剂在饮用水消毒中的应用具有广泛的前景，已成为国际公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，二氧化氯的应用几乎涉及各行各业和人们日常生活的方方面面。随着二氧化氯用市场的不断开拓，人们对二氧化氯的认识也越来越深入，我们在认识二氧化氯所具有的优良性质的同时，还应了解为什么二氧化氯有这些优良性质，并在此基础上不断开发出各种各样的二氧化氯产品以满足市场需求。本文简要介绍了二氧化氯在水中和某些物质的反应，使人们对二氧化氯的某些反应机理有个初步的了解。

正文：1. 二氧化氯与无机物的反应

1.1二氧化氯与无机氮化合物的反应

在污染的水体和大气污染物中存在许多种氮化合物，它们的来源主要有3个途径：～是人和动物的排泄物；二是无机肥的大量使用；三是由于空气中的氮气和氧气、氢气、水蒸气在有些自然现象如闪电的激发下进行化合生成一氧化氮、二氧化氮、氨、HCN，这些物质随降雨溶入地表水中生成了氨、亚硝酸根、硝酸根等。因此，在水中，无机氮化合物包括氨、铵盐、氢氰酸、亚硝酸根、硝酸根等。二氧化氯在水中能迅速有效地氧化大部分的氮化合物。

1．2二氧化氯与氨的反应

在水溶液中，二氧化氯与氨基本上是不反应的。在水体的pH值为7—8的条件下，二氧化氯和氨反应的速率常数远低于o．01 mol“·L。·s～。正是由于二氧化氯的这种选择性的反应使得在饮用水中二氧化氯成为氯气最有前途的替代品。因为氯气在水中很容易与氨发生取代反应，生成一系列对人体健康有害的消毒副产物包括致癌物。

1．3二氧化氯与一氧化氮、二氧化氮的反应

一氧化氮不溶于水，在中性和碱性条件下都不与水反应，但很容易被强氧化剂所氧化，而二氧化氮在水中，特别在碱性条件下，可与水反应，生成亚硝酸盐和硝酸盐。

1．4二氧化氯和无机硫化物的反应

硫、硫化氢、硫化物是油田和天然气工业、石油炼制行业常见的污染物，硫化氢也是食品加工行业引起臭味的罪魁祸首之一。

2.二氧化氯和有机物的反应

二氧化氯和有机物的反应呈现以下特征：①并不是所有的有机物都能与二氧化氯反应，只有那些具有活性氢或还原性氢和易被氧化的功能基(官能团)的有机物才有可能与二氧化氯反应。正是二氧化氯这种选择性的反应使得二氧化氯大大优于氯气，因为，氯气不是氧化剂而是氯化剂，它与有机物取代反应和加成反应的产物正是饮用水中卤代烷的直接来源。②二氧化氯与有机物的反应过程中，并没有涉及C--C键的断裂，大多数的氧化产物还是有机的，并不仅仅是无机产物如二氧化碳和水。③二氧化氯在与有机物的反应过程中，大多数只涉及到一个电子的转移而被还原成昕。

2．1与饱和烃类反应

在水体中，二氧化氯并不与这类有机物反应，也不与不含活泼氢的芳香族碳氢化合物反应。在油田领域，我们可以利用二氧化氯的这种性质有效地去除油田中的硫化物。不与二氧化氯起反应的有机物还括：羧酸(R—c00H，R为饱和烷基)、大多数的氨基酸、具有芳香环的硝基化合物(硝基酚除外)和 甲酸。

2．2与多环芳香烃反应

多环芳香烃是地表水中较为独特和重要的一类微污染物。到目前为止，二氧化氯用于处理这类物质的研究并不多见，我们知道在水溶液中，二氧化氯对蒽、菲具有良好的去除效果，明显优于氯气，产物 为蒽醌和二苯酚。在水体pH值介于4．9-9．5之间时，二氧化氯能快

速氧化具有高致癌性的苯并芘、苯并葸和多环芳烃本身被还原成亚氯酸根。

2．3与醇、醛和糖类(碳水化合物)反应

醇能被二氧化氯缓慢地氧化成醛或酮，醛进一步被氧化成羧酸。反应式如下：

2．4与硫醇(R—SH)、有机硫化物(R—S—R)(R—S—S—R)的反应

二氧化氯能迅速将各种硫醇氧化成磺酸从而有效消除硫醇引起的臭味问题。

2．5与酚反应

在长期使用二氧化氯控制饮用水中的酚类物质的过程中，人们对于这类反应进行了深人的研究，这也是二氧化氯的有机化学中研究最为深入的课题之一。自从1925年以来，就深入研究了二氧化氯和酚、二酚、三酚及取代酚类物质的反应。研究了该类反应的动力学和反应机理。目前为多数人所认可的反应过程是这样的；首先，由于酚类物质具有弱酸性而在水中呈微弱的电离，产生的阴离子基团在二氧化氯的作用下，酚基及其对位均被氧化成羰基而形成二醌.一般来说，二氧化氯和酚类物质的氧化反应速率与水体的pH值条件是密切相的氧化还原的产物也主要决定于pH值、反应物的浓度、酚类物质所具有的酚基的数目、取代基的位置。通常，低浓度、过量的二氧化氯有助于此类反应的进行，同时，也能有效地防止氯化副反应的发生。用二氧化氯直接处理中等浓度含酚废水的效果是显著的，如对100浓度以上

的含酚废水，当二氧化氯浓度在100—200时，脱酚率可达90％以上，用不着稀释，即可达到国家排放标准。

3 结束语:

随着我国加入wro的临近，国外大公司的不断介入，二氧化氯行业的竞争将日趋激烈，如何促使国内二氧化氯行业健康快速的发展，在与国外的大企业竞争中争取主动，占据有利的位置，关键在于技术创新，而要进行技术创新，我们必须要深入研究二氧化氯的化学和生物学的性质，特别是对各种反应机理、反应动力学、反应热力学的研究。只有在对二氧化氯的各种性质、机理具有深厚认识的基础上，我们才能谈技术创新。否则，即使我们引进先进的技术，我们也无法进行吸收、消化、分解，而只能生搬硬套，只能意味着我们把国内广大的市场拱手让于他人。

参考文献：

1.徐萍二氧化氯催化氧化降解水中苯酚的影响因素研究[期刊论文]-科技情报开发与经济 2004(7)

2.施阳.蒋谦二氧化氯处理含铁氰化物废水的研究[期刊论文]-环境污染治理技术与设备 2003(12)

3.严健强.李福仁.梁玉兰二氧化氯氧化法处理矿山含氰废水研究[期刊论文]-无机盐工业 2003(2)

4.梁玉兰.李福仁二氧化氯处理矿山含氰废水的实验研究[期刊论

文]-环境污染与防治 2003(4)

5.梁玉兰二氧化氯处理矿山含氰废水的实验研究[期刊论文]-污染防治技术 2002(4)

6.郑道敏纳米二氧化钛光催化氧化含CN废水的研究[学位论文]硕士 2002本

2011年秋季学期高等有机化学

结课论文

题 目 ：水和废水中二氧化氯的氧化还

反应

学生姓名：阿依尼革尔.木拉提

所在学院：化学化工学院

专业班级：化学09 – 2 班

指导教师：迪丽菲嘎尔

日 期：2012年1月2日

新疆师范大学教务处

目 录

1摘要 …………………………………………….. 2 关键词…………………………………………… 3 引言……………………………………………… 4 正文……………………………………………. 1 二氧化氯与无机物的反应………………..

1.1二氧化氯与无机氮化合物的反应………

1.2二氧化氯与氨的反应………………….

1.3二氧化氯与一氧化氮、二氧化氮的反应

1.4二氧化氯和无机硫化物的反应……….

2.二氧化氯和有机物的反应………………..

2.1与饱和烃类反应……………………

2.2与多环芳香烃反应……………………….. 2.3与醇、醛和糖类(碳水化合物)反应………

2.4与硫醇(R—SH)、有机硫化物(R—S—R)(R—S—

S—R)的反应

5 参考文献

水和废水中二氧化氯的氧化还原反应

摘要：主要介绍了水和废水中二氧化氯与无机物、有机物的化学反应。使人们对二氧化氯的某些反应机理有个初步的了解，并在此基础上不断开发出各种各样的二氧化氯产品以满足市场的需求。

关键词：化学反应；二氧化氯；消毒剂

引言:

二氧化氯作为强氧化剂在饮用水消毒中的应用具有广泛的前景，已成为国际公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，二氧化氯的应用几乎涉及各行各业和人们日常生活的方方面面。随着二氧化氯用市场的不断开拓，人们对二氧化氯的认识也越来越深入，我们在认识二氧化氯所具有的优良性质的同时，还应了解为什么二氧化氯有这些优良性质，并在此基础上不断开发出各种各样的二氧化氯产品以满足市场需求。本文简要介绍了二氧化氯在水中和某些物质的反应，使人们对二氧化氯的某些反应机理有个初步的了解。

正文：1. 二氧化氯与无机物的反应

1.1二氧化氯与无机氮化合物的反应

在污染的水体和大气污染物中存在许多种氮化合物，它们的来源主要有3个途径：～是人和动物的排泄物；二是无机肥的大量使用；三是由于空气中的氮气和氧气、氢气、水蒸气在有些自然现象如闪电的激发下进行化合生成一氧化氮、二氧化氮、氨、HCN，这些物质随降雨溶入地表水中生成了氨、亚硝酸根、硝酸根等。因此，在水中，无机氮化合物包括氨、铵盐、氢氰酸、亚硝酸根、硝酸根等。二氧化氯在水中能迅速有效地氧化大部分的氮化合物。

1．2二氧化氯与氨的反应

在水溶液中，二氧化氯与氨基本上是不反应的。在水体的pH值为7—8的条件下，二氧化氯和氨反应的速率常数远低于o．01 mol“·L。·s～。正是由于二氧化氯的这种选择性的反应使得在饮用水中二氧化氯成为氯气最有前途的替代品。因为氯气在水中很容易与氨发生取代反应，生成一系列对人体健康有害的消毒副产物包括致癌物。

1．3二氧化氯与一氧化氮、二氧化氮的反应

一氧化氮不溶于水，在中性和碱性条件下都不与水反应，但很容易被强氧化剂所氧化，而二氧化氮在水中，特别在碱性条件下，可与水反应，生成亚硝酸盐和硝酸盐。

1．4二氧化氯和无机硫化物的反应

硫、硫化氢、硫化物是油田和天然气工业、石油炼制行业常见的污染物，硫化氢也是食品加工行业引起臭味的罪魁祸首之一。

2.二氧化氯和有机物的反应

二氧化氯和有机物的反应呈现以下特征：①并不是所有的有机物都能与二氧化氯反应，只有那些具有活性氢或还原性氢和易被氧化的功能基(官能团)的有机物才有可能与二氧化氯反应。正是二氧化氯这种选择性的反应使得二氧化氯大大优于氯气，因为，氯气不是氧化剂而是氯化剂，它与有机物取代反应和加成反应的产物正是饮用水中卤代烷的直接来源。②二氧化氯与有机物的反应过程中，并没有涉及C--C键的断裂，大多数的氧化产物还是有机的，并不仅仅是无机产物如二氧化碳和水。③二氧化氯在与有机物的反应过程中，大多数只涉及到一个电子的转移而被还原成昕。

2．1与饱和烃类反应

在水体中，二氧化氯并不与这类有机物反应，也不与不含活泼氢的芳香族碳氢化合物反应。在油田领域，我们可以利用二氧化氯的这种性质有效地去除油田中的硫化物。不与二氧化氯起反应的有机物还括：羧酸(R—c00H，R为饱和烷基)、大多数的氨基酸、具有芳香环的硝基化合物(硝基酚除外)和 甲酸。

2．2与多环芳香烃反应

多环芳香烃是地表水中较为独特和重要的一类微污染物。到目前为止，二氧化氯用于处理这类物质的研究并不多见，我们知道在水溶液中，二氧化氯对蒽、菲具有良好的去除效果，明显优于氯气，产物 为蒽醌和二苯酚。在水体pH值介于4．9-9．5之间时，二氧化氯能快

速氧化具有高致癌性的苯并芘、苯并葸和多环芳烃本身被还原成亚氯酸根。

2．3与醇、醛和糖类(碳水化合物)反应

醇能被二氧化氯缓慢地氧化成醛或酮，醛进一步被氧化成羧酸。反应式如下：

2．4与硫醇(R—SH)、有机硫化物(R—S—R)(R—S—S—R)的反应

二氧化氯能迅速将各种硫醇氧化成磺酸从而有效消除硫醇引起的臭味问题。

2．5与酚反应

在长期使用二氧化氯控制饮用水中的酚类物质的过程中，人们对于这类反应进行了深人的研究，这也是二氧化氯的有机化学中研究最为深入的课题之一。自从1925年以来，就深入研究了二氧化氯和酚、二酚、三酚及取代酚类物质的反应。研究了该类反应的动力学和反应机理。目前为多数人所认可的反应过程是这样的；首先，由于酚类物质具有弱酸性而在水中呈微弱的电离，产生的阴离子基团在二氧化氯的作用下，酚基及其对位均被氧化成羰基而形成二醌.一般来说，二氧化氯和酚类物质的氧化反应速率与水体的pH值条件是密切相的氧化还原的产物也主要决定于pH值、反应物的浓度、酚类物质所具有的酚基的数目、取代基的位置。通常，低浓度、过量的二氧化氯有助于此类反应的进行，同时，也能有效地防止氯化副反应的发生。用二氧化氯直接处理中等浓度含酚废水的效果是显著的，如对100浓度以上

的含酚废水，当二氧化氯浓度在100—200时，脱酚率可达90％以上，用不着稀释，即可达到国家排放标准。

3 结束语:

随着我国加入wro的临近，国外大公司的不断介入，二氧化氯行业的竞争将日趋激烈，如何促使国内二氧化氯行业健康快速的发展，在与国外的大企业竞争中争取主动，占据有利的位置，关键在于技术创新，而要进行技术创新，我们必须要深入研究二氧化氯的化学和生物学的性质，特别是对各种反应机理、反应动力学、反应热力学的研究。只有在对二氧化氯的各种性质、机理具有深厚认识的基础上，我们才能谈技术创新。否则，即使我们引进先进的技术，我们也无法进行吸收、消化、分解，而只能生搬硬套，只能意味着我们把国内广大的市场拱手让于他人。

参考文献：

1.徐萍二氧化氯催化氧化降解水中苯酚的影响因素研究[期刊论文]-科技情报开发与经济 2004(7)

2.施阳.蒋谦二氧化氯处理含铁氰化物废水的研究[期刊论文]-环境污染治理技术与设备 2003(12)

3.严健强.李福仁.梁玉兰二氧化氯氧化法处理矿山含氰废水研究[期刊论文]-无机盐工业 2003(2)

4.梁玉兰.李福仁二氧化氯处理矿山含氰废水的实验研究[期刊论

文]-环境污染与防治 2003(4)

5.梁玉兰二氧化氯处理矿山含氰废水的实验研究[期刊论文]-污染防治技术 2002(4)

6.郑道敏纳米二氧化钛光催化氧化含CN废水的研究[学位论文]硕士 2002本