电化学水处理技术.ppt

电化学水处理技术 电化学水处理技术的分类 按作用机理分类 直接电解 间接电解 阳极过程 阴极过程 可逆过程 不可逆过程 直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除，主要用于卤代烃的还原脱卤和重金属的回收。 间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、H2O2和O3等氧化有机物的过程。 按技术方法分类 电气浮法 电化学氧化法 内电解法 电渗析法 电吸附法 1、电气浮法 电气浮法也叫电凝聚法或电凝聚气浮法，即在外电压作用下利用可溶性阳极(铁或铝)产生等大量阳离子 ，通过絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3 等沉淀物，对胶体污染物进行凝聚，以去除水中的污染物。同时阴极上析出大量氢气微气泡，与絮凝污物一起上浮并从废水中除去，从而实现污染物的分离。 气浮池 平流式气浮池 竖流式气浮池 气浮装置 电气浮法中，通常采用的阳极材料为金属铝或铁，由于该方法在消耗铝材的同时还消耗大量的能源，因而它的应用受到了一定的限制。 当前的发展方向是通过改进电源技术、研究新型电极材料及结构，使电能消耗和材料消耗进一步降低。 电气浮法的局限性和发展方向 2、电化学氧化法 电催化氧化是通过阳极反应直接降解有机物，通过阳极和催化材料反应产生的超氧自由基（?O2）、H2O2、羟基自由基（?OH）等一类活性基团来氧化降解水体中的有机物。该方法具有有机物氧化彻底，不易产生有毒中间产物，无二次污染等优点。 电化学氧化原理是：有机物的某些官能团具有电化学活性，通过电场的强制作用，官能团结构发生变化，从而改变了有机物的化学性质，使其毒性减弱以至消失，增强了生物可降解性。 电化学氧化分为直接氧化和间接氧化两种，属于阳极过程。直接氧化是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质；间接氧化则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应，使被处理污染物氧化，最终转化为无害物质。 对于阳极直接氧化而言，如反应物浓度过低会导致电化学表面反应受传质步骤限制；对于间接氧化，则不存在这种限制。 在直接或间接氧化过程中，一般都伴有析出H2 或O2 的副反应，但通过电极材料的选择和电势控制可使副反应得到抑制。电化学氧化技术在生活污水和工业废水的处理中已有一定的应用，并取得良好的效果。 电极在电氧化技术中处于“心脏”的地位，我们希望电极对所处理的物质表现出高的反应速率，且具好的选择性，则电氧化电极应具有良好的导电性、高的催化活性和良好的稳定性。 目前常采用的电极仍然是石墨、铝板、铁板、不锈钢和一些不溶性电极如PbO2及一些贵金属电极如Pt等。石墨 电极强度较差，在电流密度较高时电极损耗较大，电流效率低。而铝板或铁板为可溶性电极，电极本身材料消耗量大，成本高，因此产生的污泥量也大。不溶性电极PbO2的氧化能力虽然高于石墨电极，鉴于目前用于有机废水氧化降解处理中时间长、效率低，而且电极容易因污染而失活，电极材料种类不多且工作寿命不长。 电氧化电极 改进——复合金属氧化物电极 3、 内电解法 内电解法又称为微电解法，是基于电化学反应的氧化还原、电池反应产物的絮凝、铁屑对絮体的电附集、新生絮体的吸附以及床层过滤的综合作用。微电解法以铁屑和炭构成原电池，污染物在正，负极上生化学反应，加上原电池自身的电附集、物理吸附及絮凝等作用达到去除污染物的目的。微电解法不消耗能源，处理费用低，使用的铁屑多来自切削工业的废料，具有以废治废的意义。 铁碳内电解填料 内电解法的反应器中堆填铁屑、颗粒活性炭，它们在废水中形成无数个微小的原电池，铁屑为阳极，颗粒炭为阴极，其电极反应为： 阳极：Fe -2e→ ， ( /Fe)=-0.440v 阴极：2 +2e → 2H?→ H2 ， ( /H )=-0.000V (在酸性或偏酸性溶液中) 当有 O2 时(在中性或碱性溶液中)： O2 +4 +4e? →H2O ， (O2/H2O) = 1.2