電化學(xué)法(電催化氧化)處理廢水技術(shù)

1、電化學(xué)法（電催化氧化）處理廢水技術(shù)電化學(xué)法處理廢水具有氧化還原、凝聚、氣浮、殺菌消毒和吸附等多種功能，并具有設(shè)備體積小、占地面積少、操作簡(jiǎn)單靈活，可以去除多種污染物，同時(shí)還可以回收廢水中的貴重金屬等優(yōu)點(diǎn)。近年已廣泛應(yīng)用于處理電鍍廢水、化工廢水、印染廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液等場(chǎng)合。    電化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn):(1)具有多種功能,便于綜合治理。除可用電化學(xué)氧化和還原使毒物轉(zhuǎn)化外,尚可用于懸浮或膠體體系的相分離。電化學(xué)方法還可與生物方法結(jié)合形成生物電化學(xué)方法,與納米技術(shù)結(jié)合形成納米-光電化學(xué)方法;(2)電化學(xué)反應(yīng)以電子作為反應(yīng)劑,一般不添加化學(xué)試劑,可望避免產(chǎn)生二次污染;(

2、3)設(shè)備相對(duì)較為簡(jiǎn)單,易于自動(dòng)控制;(4)后處理簡(jiǎn)單,占地面積少,管理方便,污泥量很少。   電化學(xué)法去除污染物的基本機(jī)理   1、電化學(xué)還原電化學(xué)還原即通過陰極發(fā)生還原反應(yīng)而去除污染物,可分為兩類:一類是直接還原即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原，基本反應(yīng)式為為：M2+2e-M。   許多金屬的回收即屬于直接還原過程同時(shí)該法也可使多種含氯有機(jī)物轉(zhuǎn)變成低毒性物質(zhì)還可提高產(chǎn)物的生物可降解性,如R+Cl+H+2e-R­­­-H+Cl-。另一類是間接還原指利用電化學(xué)過程中生成的一些氧化原媒質(zhì)如Ti3+,V2

3、+和Cr2+將污染物還原去除,如二氧化硫的間接電化學(xué)還原可轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫：SO2+4Cr2+4H+S+4Cr3+2H2O   2、電化學(xué)氧化：   電化學(xué)氧化是電化學(xué)陽極發(fā)生氧化的過程,也可分為兩種：一種是直接氧化即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化,有機(jī)物的直接電催化轉(zhuǎn)化分兩類進(jìn)行。是電化學(xué)轉(zhuǎn)換,即把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì),或把非生物兼容的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物兼容的物質(zhì)(如芳香物開環(huán)氧化為脂肪酸),以便進(jìn)一步實(shí)施生物處理;是電化學(xué)燃燒,即直接將有機(jī)物深度氧化為CO2。研究表明，有機(jī)物在金屬氧化物陽極上的氧化反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物同陽極金屬氧化物的價(jià)態(tài)和表面上的氧化物

4、種有關(guān)。在金屬氧化物MOx陽極上生成的較高價(jià)金屬氧化物MOx+1有利于有機(jī)物選擇性氧化生成含氧化合物；在MOx陽極上生成的自由基MOx(·OH)有利于有機(jī)物氧化燃燒生成CO2。進(jìn)一步分析如下:在氧析出反應(yīng)的電位區(qū),金屬氧化物表面可能形成高價(jià)態(tài)氧化物,因此在陽極上存在兩種狀態(tài)的活性氧,即吸附的氫氧自由基和晶格中高價(jià)態(tài)氧化物的氧。陽極表面氧化過程分兩階段進(jìn)行,首先溶液中的H2O或·OH在陽極上放電并形成吸附的氫氧自由基: MOx+H2OMOx(·OH)+H+e-然后吸附的氫氧自由基和陽極上現(xiàn)存的氧反應(yīng),并使氫氧自由基中的氧轉(zhuǎn)移給金屬氧化物晶格,形成高價(jià)氧化物MOx+1

5、:MOx(·OH)MOx+1+H+e-  當(dāng)溶液中不存在有機(jī)物時(shí),兩種狀態(tài)的活性氧以下步驟進(jìn)行氧析出反應(yīng)：MOx(·OH)O2+MOx+H+e- MOx+1MOx+O2 當(dāng)溶液中存在可氧化的有機(jī)物R時(shí),反應(yīng)如下:R+MOx(·OH)yCO2+MOx+yH+e- R+MOx+1MOx+RO 在含氰化物、含酚、含醇、含氮有機(jī)染料的廢水處理中，直接電化學(xué)氧化都發(fā)揮了非常有效的作用；   另一種是間接氧化即通過陽極反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化作用的中間產(chǎn)物或發(fā)生陽極反應(yīng)之外的中間反應(yīng)，氧化被處理污染物，最終達(dá)到氧化降解污染物的目的。 

6、0; 為了得到高的轉(zhuǎn)化效率,必須滿足以下要求:(1)氧化還原劑的生成電位必須不靠近析氫或析氧反應(yīng)的電位;(2)氧化還原劑的產(chǎn)生速度足夠大;(3)氧化還原劑與污染物的反應(yīng)速度比其他競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的大;(4)污染物或其他物質(zhì)在電極上的吸附小。在某些情況下,氧化還原劑是催化劑,可以循環(huán)使用。例如利用MnO、CuO、NiO的氧化還原轉(zhuǎn)變可加速有機(jī)污染物的氧化,此時(shí),有機(jī)物氧化的電位區(qū)由這些金屬氧化物的氧化還原電位所決定。利用Ag氧化還原體系可使水中98%以上的有機(jī)物轉(zhuǎn)變CO2。上述氧化物催化劑以懸浮體分散在被處理的液體中,需要進(jìn)行分離回收。為了避免分離步驟帶來的麻煩,出現(xiàn)了將氧化物催化劑固定在電極上的方案。

7、   間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化更常見的方法是利用電化學(xué)產(chǎn)生的短壽命中間物(溶劑化電子、·OH、·O2、·HO2等自由基)來破壞污染物,過程是不可逆的。近年來,利用氧陰極產(chǎn)生H2O2,同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物陽極氧化的方法倍受重視,已被用于含苯胺廢水的處理。在此法中陰極和陽極之間不使用隔膜,有機(jī)物在含氧自由基的作用下降解為低碳數(shù)的繼后中間物,這種反應(yīng)迅速地進(jìn)行,直到所有分子碎片氧化為CO2和H2O,從而提高了電流效率,節(jié)省了電能消耗。   往往在電化學(xué)處理過程當(dāng)中，即有陽極直接氧化過程，又有間接氧化過程，它們的分類并不是絕對(duì)的。 

8、60; 3、電凝聚作用   在電解過程當(dāng)中，采用鋁質(zhì)或鐵質(zhì)的可溶性陽極，通以直流電后，陽極材料會(huì)在電解過程當(dāng)中發(fā)生溶解，形成金屬陽離子Fe3+、Al3+等，與溶液中的形成等具有絮凝作用的膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)可促使水中的膠態(tài)雜質(zhì)絮凝沉淀，從而實(shí)現(xiàn)污染物的去除。   4、電浮選   在對(duì)廢水進(jìn)行電化學(xué)處理過程中，通過電極反應(yīng)主要是在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣，產(chǎn)生直徑很?。s815m）、分散度很高的氣泡，作為載體吸附系統(tǒng)中的膠體微粒及懸浮固體上浮，在水面形成泡漠層，用機(jī)械方法加以去除，從而達(dá)到分離污染物的目的?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)電流、電極材料、

9、PH值和溫度可改變產(chǎn)氣量及氣泡大小，滿足不同需要。   5、光電化學(xué)氧化   半導(dǎo)體材料通過吸收可見光或紫外光中的能量，并通過產(chǎn)生“電子-空穴”對(duì)，儲(chǔ)存多余的能量，能使半導(dǎo)體粒子克服熱力學(xué)屏障。作為催化劑使用，進(jìn)行光催化反應(yīng)。常用的半導(dǎo)體材料有TiO2和SnO2等。實(shí)驗(yàn)研究表，明光催化氧化法對(duì)四氯化碳、4-氯酚、苯二酚、P-氨基酸、苯等有機(jī)物及多種無機(jī)物如：CN-、S2-、I-、Br-、Fe2+、Cl-等離子都能發(fā)生作用，有良好的去除效果。   電化學(xué)法和其他方法的結(jié)合是電化學(xué)法的前沿之一其中最突出的是電化學(xué)法和生物法的結(jié)合，其原理是是污染物在生物和電化學(xué)雙重作用下得到降解，且微弱的電流還可以刺激微生物的代謝活動(dòng)。在處理難生物降解或電解處理不徹底的廢水方面已顯出明顯的優(yōu)勢(shì)。電化學(xué)法也可與絮凝、吸附等過程相結(jié)合，可取得更好的效果。電化學(xué)法還可與電滲析、離子交換等相互結(jié)合，這樣可以高處理效率。   新鄉(xiāng)市未來水化學(xué)有限公司的電化學(xué)廢水處理器的技術(shù)參數(shù)：1、COD去除率： 20