氧化过程安全

氧化过程安全是指氧化与还原总是同时发生而不可分开的两种反应。物质与氧化合的过程和失去电子作用的反应都称为氧化。氧化在化工和生产中有广泛的应用，例如氨氧化制二氧化氮用于制备硝酸；乙烯氧化制氧化乙烯(环氧乙烷）、乙醋；甲醇氧化制甲醛：甲基吡啶氧化制吡啶羧酸等。

由于被氧化物质大都易燃易爆，生产过程中又往往采用空气或氧气进行氧化，所以反应系统随时可能形成爆炸性混合物、氧化反应需要加热，反应过程又会放热，特别是催化气相氧化反应一般都是在250〜600℃的高温下进行，有的物质（如氨在空气中的氧化、甲醇蒸气在空气中的氧化）其物料配比接近于爆炸下限，倘若比例失调、温度控制不当，都可能引起系统爆炸。

β氧化作用的提出是在二十世纪初，Franz Knoop 在此方面作出了关键性的贡献。他将末端甲基上连有苯环的脂肪酸喂饲狗，然后检测狗尿中的产物。结果发现，食用含偶数碳的脂肪酸的狗的尿中有苯乙酸的衍生物苯乙尿酸，而食用含奇数碳的脂肪酸的狗的尿中有苯甲酸的衍生物马尿酸。 Knoop由此推测无论脂肪酸链的长短，脂肪酸的降解总是每次水解下两个碳原子。据此，Knoop 提出脂肪酸的氧化发生在β-碳原子上，而后Ca与Cb之间的键发生断裂，从而产生二碳单位，此二碳单位Knoop推测是乙酸。

以后的实验证明Knoop推测的准确性，由此提出了脂肪酸的β-氧化作用。

β-氧化作用是指脂肪酸在β-碳原子上进行氧化，然后α-碳原子和β-碳原子之间键发生断裂。每进行一次β-氧化作用，分解出一个二碳片段，生成较原来少两个碳原子的脂肪酸。

后来对CoA的发现以及分离和提纯了参与脂肪酸氧化的各种酶，更弄清了其氧化机制的细节。E．P．Kennedy 和 A．L．Lehninger（1949）指出此氧化系统存在于线粒体中，后来D．E．Green及F．Lynen（1953）各自独立地从线粒体的丙酮粉末提取出可溶性酶，成功地分离出β氧化各个阶段的酶，明确了脂肪β氧化，按下述过程进行：

（1）由脂肪酸活化酶使脂肪酸与 CoA结合，

（2）由乙酰CoA脱氢酶的作用使乙酰CoA脱氢，

（3）由烯酰CoA水合酶的作用使烯酰CoA加水，

（4）由β-羟基乙酰 CoA脱氢酶的作用使β-羟基乙酰 CoA脱氢，

（5）由β-酮酰CoA硫解酶的作用使β酮酰CoA裂解。

经以上5个阶段逐次游离出来的乙酰CoA（C2片段）经三羧酸循环而氧化。其能量收支为每分子棕榈酸（C16）产生130分子ATP。不饱和脂肪酸的氧化除需上述各种酶之外，还需要催化3-顺-烯酰CoA转变成2-反式的3-顺， 2-反-烯酰CoA异构酶和催化D（一）-3-羟式成L（ ）-3-羟式的3-羟乙酰CoA－3-表异构酶参与。由奇数C原子脂肪酸分解产生的丙酰CoA，通过羧化及异构化而转变成琥珀酰CoA再进一步变化 。2100433B

氧化沟工艺自诞生以来，其发展过程可分为四个阶段：

氧化沟第一代氧化沟

Pasveer氧化沟当时用来处理村镇的污水，服务人口只有340人。这是一种间歇流的处理厂，它把常规处理系统的四个主要内容合并在一个沟中完成，白天进水曝气，夜间用作沉淀池，BOD5的去除率达到97%左右。

采用卧式表面曝气机曝气及推流，每隔一段时间，Pasveer氧化沟的曝气机就需停下来，使沟内的污泥沉淀，排出处理后的出水。第一代氧化沟沟深1～2.5m，为了达到连续运行，Pasveer氧化沟发展的多种形式，设置了二沉池。这一阶段的氧化沟主要是延时曝气系统。

氧化沟第二代氧化沟

氧化沟因其简易、运行管理方便等优点，自60年代以来其数量和规模不断增长和扩大，处理能力已从300人口当量发展到1000万人口当量。处理对象也从处理生活污水发展到既能处理城市污水又能处理工业废水。这期间，有相当多的工业废水也相继采用氧化沟技术进行处理的工程范例。

新一代氧化沟由于采用直径1米的曝气刷（Mammoth Rotor系由Passavant公司生产）和立式曝气器（DHV公司），使氧化沟的沟深逐步扩大。使用Mammoth Rotor沟深可达3.5m，沟宽可达20m。而使用立式曝气器的氧化沟，后来称为Carrousel氧化沟，沟深可达4.5m。这一阶段的氧化沟考虑到了硝化和反硝化（Simultaneous Nitrification/Denitrification）。

氧化沟第三代氧化沟

随着氧化沟技术的发展，人们从不同的角度对氧化沟作了深入细致的研究，出现了许多种新型的氧化沟，如：

·DHV公司的Carrousel 2000型、Carrousel Dlenit型、DHV—EIMCO Carrousel氧化沟

·丹麦Kruger公司的双沟、三沟式氧化沟

·德国Passavant公司使用Mammoth Rotor的深型氧化沟

·美国Envirex公司的Orbal多环型氧化沟

这一阶段的氧化沟进一步考虑到了利用氧化沟进行除磷脱氮处理，许多新的概念被提出来，产生了许多新的设计方法。在这一时期，氧化沟出现不只是延时曝气低负荷系统，还出现了所谓“高负荷氧化沟”、“要求硝化的氧化沟”、“要求硝化反硝化及除磷的氧化沟”及“要求污泥稳定的氧化沟”等，还有许多的新的沟型出现。

氧化沟第四代的氧化沟

80年代初期，美国最早提出将二沉淀池直接设置在氧化沟中的一体氧化沟概念，在短短的十几年中，这一概念在实际中得到迅速发展和应用，并显示出极为广阔的前景。所谓一体化氧化沟，就是充分利用氧化沟较大的容积和水面，在不影响氧化沟正常运行的情况下，通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设置一定的装置，使污水分离过程在氧化沟内完成。美国环境保护局将这一技术称之谓革新即可选择的（I/A）技术。

一体化氧化沟由于其中沉淀区结构形式及运行方式不同，有多种型式，例如：

1）带沟内分离器的一体化氧化沟（BMTS式）

2）船形一体化氧化沟

3）侧沟或中心岛式一体化氧化沟（中国）

4）交替曝气式氧化沟

（1）阳极氧化铝板氧化膜生成的一般原理：

以铝板为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝板的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无 水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。

（2）阳极氧化铝板氧化电解溶液的选择：

阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。

（3）阳极氧化铝板氧化的种类：

阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。铝及铝 合金常用阳极氧化方法和工艺条件见表-5。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。

（4）阳极氧化铝板氧化膜结构、性质：

阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一 个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。