水的電化學(xué)處理方法

1、1FROM ：王曉寧：王曉寧10091740113水的電化學(xué)處理方法水的電化學(xué)處理方法引言：引言： 電化學(xué)法處理廢水應(yīng)用起始于電化學(xué)法處理廢水應(yīng)用起始于20世紀(jì)世紀(jì)40年代，但年代，但由于投資較大，電力缺乏，成本較高，因而發(fā)展由于投資較大，電力缺乏，成本較高，因而發(fā)展緩慢。直到緩慢。直到60年代，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電化年代，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電化學(xué)法才被真正地用于廢水處理過程。學(xué)法才被真正地用于廢水處理過程。 近年來，由于電化學(xué)方法在污水凈化、垃圾滲濾近年來，由于電化學(xué)方法在污水凈化、垃圾滲濾液、制革廢水、印染廢水、石油和化工廢水等領(lǐng)液、制革廢水、印染廢水、石油和化工廢水等領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)

2、展，引起人們對(duì)這一方法的廣泛域的應(yīng)用研究進(jìn)展，引起人們對(duì)這一方法的廣泛關(guān)注關(guān)注,電化學(xué)方法被稱為電化學(xué)方法被稱為“環(huán)境友好環(huán)境友好”工藝。工藝。一：電化學(xué)技術(shù)的原理一：電化學(xué)技術(shù)的原理二：電化學(xué)處理的種類二：電化學(xué)處理的種類 1，電化學(xué)氧化法，電化學(xué)氧化法 2，電化學(xué)還原法，電化學(xué)還原法 3，電解氣浮法，電解氣浮法 4，電解凝聚法，電解凝聚法三：電化學(xué)處理的優(yōu)缺點(diǎn)三：電化學(xué)處理的優(yōu)缺點(diǎn)四：電化學(xué)法在環(huán)境工程發(fā)展前景四：電化學(xué)法在環(huán)境工程發(fā)展前景主要內(nèi)容主要內(nèi)容一：回顧電解池一：回顧電解池 電解池電解池：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，也 叫電解槽。 （1）電極名稱： 陽極陽極：與電源正極相連的電極（

3、或溶液中陰離子趨向的電極） 陰極陰極：與電源負(fù)極相連的電極（或溶液中陽離子趨向的電極） （2）電極反應(yīng)： 陽極陽極：氧化反應(yīng) 陰極陰極：還原反應(yīng) 。 電解過程電解過程： 電解質(zhì)電離產(chǎn)生的陰、陽離子在電流的作用下定向移動(dòng)，陽離子在陰極得到電子，發(fā)生還原還原反應(yīng)，陰離子在陽極失去電子，發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，電子從電源負(fù)極沿導(dǎo)線流入陰極，從陽極流出，沿導(dǎo)線回到電源的正極。二：電化學(xué)處理的分類二：電化學(xué)處理的分類 1，電化學(xué)氧化法，電化學(xué)氧化法 電化學(xué)氧化法主要用于有毒難生物降解含有氰電化學(xué)氧化法主要用于有毒難生物降解含有氰、酚等有機(jī)廢水的處理，根據(jù)不同的氧化作用機(jī)、酚等有機(jī)廢水的處理，根據(jù)不同的氧化作用

4、機(jī)理，可分為直接陽極氧化、間接陽極氧化理，可分為直接陽極氧化、間接陽極氧化直接陽極氧化直接陽極氧化主要依靠在陽極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)選擇性氧化降解有機(jī)物。 間接陽極氧化間接陽極氧化是通過陽極發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化劑間接氧化水中的有機(jī)物，達(dá)到強(qiáng)化降解的目的 由于間接電氧化既在一定程度上發(fā)揮了陽極氧化作用，又由于間接電氧化既在一定程度上發(fā)揮了陽極氧化作用，又利用了產(chǎn)生的氧化劑，因此處理效率大為提高。利用了產(chǎn)生的氧化劑，因此處理效率大為提高。例如：處理含酚廢水時(shí)，加入食鹽做電解質(zhì)，氯化鈉被氧化例如：處理含酚廢水時(shí)，加入食鹽做電解質(zhì)，氯化鈉被氧化成氯氣，氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸，進(jìn)而將酚氧化成氯氣，氯氣

5、和水反應(yīng)生成次氯酸，進(jìn)而將酚氧化。 2，電化學(xué)還原法，電化學(xué)還原法 電化學(xué)還原法主要用于重金屬離子的去除電化學(xué)還原法主要用于重金屬離子的去除 電解槽的陰極相當(dāng)于還原劑，可使廢水中的重金電解槽的陰極相當(dāng)于還原劑，可使廢水中的重金屬還原并沉積于陰極，從而得以回收利用，同時(shí)屬還原并沉積于陰極，從而得以回收利用，同時(shí)廢水得到處理。廢水得到處理。應(yīng)用：間接電化學(xué)還原應(yīng)用：間接電化學(xué)還原 含鉻溶液在許多行業(yè)均有應(yīng)用，如在電鍍、金屬加工中用含鉻溶液在許多行業(yè)均有應(yīng)用，如在電鍍、金屬加工中用作氧化劑或還原劑。鉻在這些行業(yè)的廢水中以六價(jià)形式存作氧化劑或還原劑。鉻在這些行業(yè)的廢水中以六價(jià)形式存在，毒性很高。在，毒

6、性很高。 以鋼板作電極，陽極不斷溶解產(chǎn)生亞鐵離子，在酸性條件以鋼板作電極，陽極不斷溶解產(chǎn)生亞鐵離子，在酸性條件下，將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻：下，將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻： CrO42-+3Fe2+ + 8H+Cr3+ + 3Fe3+ + 4H2O 電解過程中消耗大量的電解過程中消耗大量的H+，使廢水，使廢水pH逐步升高，這使得逐步升高，這使得Cr3+和和Fe3+形成氫氧化物沉淀而從溶液中析出。形成氫氧化物沉淀而從溶液中析出。 3，電解氣浮法，電解氣浮法 電氣浮工藝是一種運(yùn)用電化學(xué)方法去除固態(tài)顆粒電氣浮工藝是一種運(yùn)用電化學(xué)方法去除固態(tài)顆粒、油污的廢水處理單元操作方法。、油污的廢水處理單元操作方法。 其其

7、上浮原理上浮原理是：通過電解水產(chǎn)生氫氣、氧氣和氯是：通過電解水產(chǎn)生氫氣、氧氣和氯氣氣(有氯離子時(shí)有氯離子時(shí))攜帶廢水中的膠體顆粒、油污共攜帶廢水中的膠體顆粒、油污共同上浮，達(dá)到分離凈化的目的。同上浮，達(dá)到分離凈化的目的。PAC:聚合氯化鋁，絮凝劑，助凝劑，混凝劑聚合氯化鋁，絮凝劑，助凝劑，混凝劑 PAM：聚丙烯酰胺，能與分散于溶液中的懸浮粒子架橋吸：聚丙烯酰胺，能與分散于溶液中的懸浮粒子架橋吸 附，有極強(qiáng)的絮凝作用附，有極強(qiáng)的絮凝作用電解氣浮法的特點(diǎn)電解氣浮法的特點(diǎn) (1)電解產(chǎn)生的氣泡微小，直徑小于電解產(chǎn)生的氣泡微小，直徑小于60um，一般氣浮直徑，一般氣浮直徑大于大于100um，與廢水中雜

8、質(zhì)的接觸面積大，氣泡與絮粒的，與廢水中雜質(zhì)的接觸面積大，氣泡與絮粒的吸附能力強(qiáng)。通過調(diào)節(jié)電流、電極材料、吸附能力強(qiáng)。通過調(diào)節(jié)電流、電極材料、pH值和溫度可值和溫度可以改變產(chǎn)氣量及氣泡大小以滿足各種需要。以改變產(chǎn)氣量及氣泡大小以滿足各種需要。 (2)陽極過程中陽極表面會(huì)產(chǎn)生中問產(chǎn)物陽極過程中陽極表面會(huì)產(chǎn)生中問產(chǎn)物(如羥基自由基、如羥基自由基、原生態(tài)氧原生態(tài)氧)，它們對(duì)有機(jī)物有一定的氧化作用。，它們對(duì)有機(jī)物有一定的氧化作用。 4，電解凝聚法，電解凝聚法 電絮凝法是利用鋁或鐵陽極在電流作用下溶解生電絮凝法是利用鋁或鐵陽極在電流作用下溶解生成鋁或鐵的氫氧化物，凝聚水中的膠體物質(zhì)從而成鋁或鐵的氫氧化物，

9、凝聚水中的膠體物質(zhì)從而使水獲得凈化的一種電化學(xué)方法。使水獲得凈化的一種電化學(xué)方法。 電絮凝主要包含電絮凝主要包含3個(gè)過程：個(gè)過程： 犧牲陽極電解氧化產(chǎn)生混凝劑；犧牲陽極電解氧化產(chǎn)生混凝劑； 水中膠體顆粒的脫穩(wěn)；水中膠體顆粒的脫穩(wěn)； 脫穩(wěn)膠體形成絮凝體。脫穩(wěn)膠體形成絮凝體。三：電化學(xué)處理的優(yōu)缺點(diǎn)三：電化學(xué)處理的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： (1)在廢水處理過程中，主要試劑是電子，不需要添加氧在廢水處理過程中，主要試劑是電子，不需要添加氧化劑，沒有或很少產(chǎn)生二次污染，可給廢水回用創(chuàng)造條件化劑，沒有或很少產(chǎn)生二次污染，可給廢水回用創(chuàng)造條件； (2)能量效率高，反應(yīng)條件溫和，一般在常溫常壓下即可能量效率高，反應(yīng)

10、條件溫和，一般在常溫常壓下即可進(jìn)進(jìn) 行；行； (3)兼具氣浮、絮凝、殺菌作用，可以通過去除水中懸浮兼具氣浮、絮凝、殺菌作用，可以通過去除水中懸浮物和選用特殊電極來達(dá)到去除細(xì)菌的效果，可以使處理水物和選用特殊電極來達(dá)到去除細(xì)菌的效果，可以使處理水的保存時(shí)間持久；的保存時(shí)間持久； (4)反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單，工藝靈活，可控制性強(qiáng)，易于自動(dòng)化反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單，工藝靈活，可控制性強(qiáng)，易于自動(dòng)化，費(fèi)用不高。，費(fèi)用不高。(1)能源消耗量大；能源消耗量大；(2)電極材料消耗過多；電極材料消耗過多；(3)操作工通常對(duì)電化學(xué)裝置不熟悉；操作工通常對(duì)電化學(xué)裝置不熟悉；(4)當(dāng)反應(yīng)物濃度不高時(shí)，處理時(shí)間延長(zhǎng)，電流效率降低。當(dāng)反

11、應(yīng)物濃度不高時(shí)，處理時(shí)間延長(zhǎng)，電流效率降低。四：在環(huán)境工程中的應(yīng)用前景四：在環(huán)境工程中的應(yīng)用前景 對(duì)于電化學(xué)法處理廢水，影響處理效果的最關(guān)鍵因素就是對(duì)于電化學(xué)法處理廢水，影響處理效果的最關(guān)鍵因素就是電極，因此對(duì)電極材料和電極構(gòu)造的研究意義重大。電極電極，因此對(duì)電極材料和電極構(gòu)造的研究意義重大。電極的要求是導(dǎo)電性良好、耐蝕、電流效率高且有良好的機(jī)械的要求是導(dǎo)電性良好、耐蝕、電流效率高且有良好的機(jī)械物理性能。目前在水處理研究中采用的電極種類很多，應(yīng)物理性能。目前在水處理研究中采用的電極種類很多，應(yīng)根據(jù)其處理對(duì)象對(duì)電極進(jìn)行合理選用。根據(jù)其處理對(duì)象對(duì)電極進(jìn)行合理選用。目前電極發(fā)展類型目前電極發(fā)展類型一

12、：催化電極一：催化電極 良好的電催化特性是指電極對(duì)所處理的有機(jī)物表現(xiàn)出高的良好的電催化特性是指電極對(duì)所處理的有機(jī)物表現(xiàn)出高的反應(yīng)速率和好的選擇性。到目前為止，其中反應(yīng)速率和好的選擇性。到目前為止，其中Ti Sno。(Ti Sno!一一Sb O )，TiPbO 及及BDD電極發(fā)展前景較好。電極發(fā)展前景較好。二：三維電極二：三維電極 三維電極是在傳統(tǒng)二維電解槽電極問填充導(dǎo)電性粒子或其三維電極是在傳統(tǒng)二維電解槽電極問填充導(dǎo)電性粒子或其他碎屑狀工作電極材料他碎屑狀工作電極材料(如活性炭、二氧化鉛、金屬碳復(fù)如活性炭、二氧化鉛、金屬碳復(fù)合電極、網(wǎng)狀玻碳電極等合電極、網(wǎng)狀玻碳電極等)，使裝填工作電極材料表面

13、帶，使裝填工作電極材料表面帶電成為第三極。與二維電極相比，它能使單位電解槽電極電成為第三極。與二維電極相比，它能使單位電解槽電極面積增大，且因粒子間距小，物質(zhì)傳質(zhì)效果極大改善，因面積增大，且因粒子間距小，物質(zhì)傳質(zhì)效果極大改善，因此具有較高電流效率和單位時(shí)空產(chǎn)率，從而加快電催化氧此具有較高電流效率和單位時(shí)空產(chǎn)率，從而加快電催化氧化反應(yīng)速率?；磻?yīng)速率。 即：形成很多的微電極即：形成很多的微電極三：電化學(xué)復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用三：電化學(xué)復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用 采用電化學(xué)與其他技術(shù)相結(jié)合的方法，使廢水得到更經(jīng)濟(jì)、更高效的處理，并且使電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用得到推廣 比如：電化學(xué)和電滲析技術(shù)、固定化微生物聯(lián)合技術(shù)、超比如：電化學(xué)和電滲析技術(shù)、固定化微生物聯(lián)合技術(shù)、超聲波技術(shù)的結(jié)合聲波技術(shù)的結(jié)合部分參考文獻(xiàn)：部分參考文獻(xiàn)： 1林海波，伍振毅林海波，伍振毅 工業(yè)廢水電化學(xué)處理技術(shù)的進(jìn)展及其工業(yè)廢水電化學(xué)處理技術(shù)的進(jìn)展及其發(fā)展方向發(fā)展方向 化