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电化学在水处理上的应用

文章出处:巍川小编 人气:

1.原理

电解法处理废水的实质,就是直接或间接的利用电解作用,把水中的污染物去除,或把有毒物质变成无毒、低毒物质。电解槽的阳极可分为可溶性阳极和不溶性阳极两类,不溶性阳极是用铂、石墨制成的,在电解过程中本身不参与反应,只起传导电子作用。而可溶性阳极是采用铁、铝等可溶性金属制成的,在电解过程中本身溶解,金属原子放出电子而氧化成正离子进入溶液,这些正离子或沉积于阴极,或形成金属氢氧化物,可作为混凝剂,起凝聚作用。用电解法或电化学法处理废水,按照去除对象以及产生的电化学作用来区分,又可分为电化学氧化、电化学还原、电气浮、电凝聚等。

2.电化学方式

1)电化学氧化法

电化学氧化法是利用阳极的直接电极反应与某些阳极反应产物(如Cl2ClOO2等)间接的氧化作用,来使废水中污染物氧化破坏。实际上,为了强化阳极的氧化作用,通常投加一定量的食盐,进行所谓电氯化,这时阳极的直接氧化作用和间接氧化作用往往同时起作用。电化学氧化法主要用于去除水中氰、酚、COD等。

2)电化学还原法

电解槽的阴极可以给出电子,相当于还原剂,可使废水中的重金属离子还原出来,沉积于阴极,予以回收利用。还可以把六价铬和五价砷分别还原为三价铬和三价砷,予以去除或回收。

3)电气浮法

废水电解时,由于水中的电解及有机物的电解氧化,在阳极、阴极表面上会有气体(如H2O2CO2等),呈微小气泡析出,它们在上升过程中,可粘附水中杂质微粒及油类浮到水面而分离。利用这一原理的技术或方法称为电气浮法,又称电解浮上法。电解时,不仅有气泡浮上作用,而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化、电化学还原等作用。

废水在直流电场作用下,水被电解,在阳极析出氧,在阴极析出氢气,此外,电解氧化时,有机物可产生CO2,氯化物可产生Cl2.电解产生的气泡粒径很小,而且密度也小,因此,电解气泡捕获杂质微粒的能力比加压气浮、机械叶轮气浮为高,而且浮载能力也高。

该方法具有去除的污染物范围广、浮渣量少、工艺简单、设备小等优点,主要缺点是耗电量大。据研究,若采用脉冲电流,电耗可大大降低。与其他方法配合使用,则比较经济。

4)电解凝聚法
  电解凝聚是以铝、铁等金属为阳极,在直流电的作用下受到电化学腐蚀,具有可溶性,铝离子铁离子以离子状态溶入溶液中,经过水解反应可生成多核羟基络合物以及氢氧化物,作为混凝剂对水中悬浮物及胶体进行凝聚处理。与此同时,由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用,能去除水中多种污染物,如许多可溶性有机物可通过阳极氧化而去除,二价铁可氧化为三价的氢氧化铁再沉淀去除。

电凝聚法可用于去除废水的浊度和色度,从水中除去铁、硅的化合物、重金属离子等污染物。例如,国外采用电凝聚法处理污染的河水以提供饮用水,是以铝板作电极,槽电压为13.6V,电流密度为0.5A/dm2,能比较完全的去除水中的浊度和色度,且可降低耗氧量、碱度、硬度、含铁量。

  电凝聚法优点:装置紧凑,占地面积小,可去除的污染物广泛,反应迅速,适用的范围广,形成的沉渣密实。缺点是极板需消耗大量金属,电耗也较高。 
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