工业废水电解法和氧化还原新技术.ppt

电解池 电解法处理含铬废水 阳极溶解产生亚铁离子，在酸性条件下，将废水中的六价铬还原成三价铬，其反应方程为 阴极除氢离子获得电子生产氢气外，废水中六价铬直接还原成为三价铬，其反应方程为  随着电解过程的进行，废水中的氢离子浓度逐渐减少，使废水碱性增强，在碱性条件下，可将上述反应得到的三价铬和三价铁以氢氧化铬和氢氧化铁的形式沉淀，其反应方程为 电解法处理含氰废水 当不加食盐电解质时，氰化物在阳极上发生氧化反应，产生二氧化碳和氮气，反应式如下 当电解槽投加食盐电解质后，Cl- 在阳极发出电子成为游离氯[Cl]，并促进阳极附近的CN-氧化分解，而后又形成Cl- ，继续放出电子再去氧化其它CN-，其反应式如下：  * 12.5 电解法和氧化还原 新技术 曹 新华中科技大学武昌分校 与外电源正极相接，是正极。 发生氧化反应，是阳极。 Cu(S)→ Cu2++2e- 电极②： 与外电源负极相接，是负极。 发生还原反应，是阴极。 Cu2++2e-→Cu(S) 电极①： ① ② 电解池(electrolytic cell) 12.5.1 原理（重点） 电解——电解质溶液在电流的作用下，发生电化学反应的过程称为电解。 阴极——与电源负极相连的电极，从电源接受电子。阴极放出电子，使废水中某些阳离于因得到电子而被还原，阴极起还原剂的作用。 阳极——与电源正极相连的电极，把电子转给电源。阳极得到电子，使废水中其些阴离子因失去电子而被氧化，阳极起氧化剂的作用。 废水进行电解反应时，废水中有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这些新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了废水中有毒物质的浓度。像这样利用电解的原理来处理废水中有毒物质的方法称为电解法。 1.法拉第电解定律 实验表明，电解时在电极上析出的或溶解的物质质量与通过的电量成正比，并且每通过96487C的电量，在电极上发生任一电极反应而变化的物质质量均为1mol，这一定律称为法拉第电解定律，可用下式表示： Ps: 6.02×1023×1.602×10-19 = 96484 C/mol ≈ 96500 C/mol = 1F（法拉第常数） 2.分解电压 电解过程中所需要的最小外加电压与很多因素有关。通常，通过逐渐增加两极的外加电压来研究电流的变化。当外加电压很小时，几乎没有电流通过。电压继续增加，电流略有增加。当电压增到某一数值时，电流随电压增加几乎呈直线关系急剧上升。这时在两极上才明显地有物质析出。能使电解正常进行时所需的最小外加电压称为分解电压。 产生分解电压的原因有以下几方面：首先电解槽本身就是某种原电池。由原电池产生的电动势同外加电压的方向正好相反，称为反电动势。那么是否外加电压超过反电动势就开始电解呢？实际上分解电压常大于原电池的电动势。这种分解电压超过原电池电动势的现象称为极化现象。电极的极化作用上要有： 另外，当通电进行电解时，因电解液中离子运动受到一定的阻碍，所以需一定外加电压加以克服。其值为IR，I为通过的电流，R为电解液的电阻。 实际上，分解电压还与电极的性质、废水性质、电流密度(单位电极面积上流过的电流，A/cm2)及温度等因素有关。 化学极化 由于在进行电解时两极析出的产物构成了原电池，此电池电位差也和此外加电压方向相反。这种现象称为化学极化。 12.5.2 电解槽的结构形式和极板电路 电解槽的形式多采用矩形。按水流入式可分为向流式和翻腾式两种，如图12—29所示。回流式电解槽内水流的路程长，离子能充分地向水中扩散，电解槽容积利用率高，但施工检修困难。翻腾式的极板采取悬挂方式固定，防止极板与池壁接触，可减少漏电现象，更换极板较回流式方便，也便于施工维修。 极板间距对电耗有一定的影响。极板间距越大，则电压就越高，电耗也就越高，但极板间距过小，不仅安装不便，材料用量也大，而且给施工带来困难，所以极板间距应综合考虑各种因素后确定。 电解法采用直流电源。电源的整流设备应根据电解所需的总电流和总电压进行选择。 目前国内采用的电解槽，根据电路分单极性电解槽和双极性电解槽两种，如图12—30所示。 双极性电解槽较单极性电解槽投资少。另外在单极性电解槽中，有可能由于极板腐蚀不均匀等原因造成相邻两块极板碰撞，会引起短路而发生严重安全事故。而在双极电解槽中极板腐蚀较均匀，相邻两块极板碰撞机会少，即使碰撞也不会发生短路现象。因此采用双极性电极电路便于缩小极距，提高极板的有效利用率，降低造价和节省运行费用。出于双极性电解槽具有这些优点，所以国内采用的比较