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电化学技术与环境保护

刁明亚

中国海洋大学09级环境科学专业

指导老师曹晓燕

摘要：伴随着经济、科技的快速发展，环境问题越来越引起人们的关注，

电化学技术有着高效，环保，节能等优点，在现代各个领域中都有着举足轻重的

地位。

关键词：电化学技术；环境保护；清洁生产；污水处理；环境监测

随着电化学技术的发展,其应用范围也不断扩大,现已广泛应用于电子、材

料、航天、能源、化工、冶金、机械、环境保护等领域。与电化学紧密结合的边

缘学科的不断出现,使电化学获得了新的生命力。尤其是在人们共同关注的环境

保护问题上,电化学技术发挥着越来越重要的作用。

一、电化学技术在清洁生产的应用

1、化学电源

化学电源是俺电化学方式直接将化学能转化为电能的一种装置。传统的能量

转化方式是热机过程，由于卡诺循环的限制，不仅造成能源浪费，同时产生大量

的粉尘、二氧化碳、氮的氧化物和硫的氧化物等有害物质以及噪声，造成大气、

水质、土壤等污染。而化学电源具有高效、清洁、经济、安全的优点。经过多年

的发展，化学电源已被广泛用于航空航天、机动车辆、大型电站、移动通讯、家

用电器等领域。因此，化学电源为保护环境、减轻污染治理的压力做出了重大的

贡献。

化学电源按活性物质的保存方式可分为3种主要类型:一次电池、二次电池

（蓄电池）和燃料电池。

⑴一次电池：日常使用的干电池，如1号、5号、7号电池及各种纽扣电池

等都是一次电池，使用完就丢弃，不仅造成资源的浪费，也严重误污染了环境，

但由于一次性电池的使用范围十分广泛，所以，必须设法不适用或极少使用有毒

化学原料（如Cod、Hg等）并要言之出切实可行的回收方法，以提高原材料的利

用率，减少环境污染；

⑵二次电池：又称为可充电电池，作为电池在放电到一定电压时，又利用外

部的直流电源将其作为电解池加以充电，如此可反复使用。常用的可充电电池是

铅蓄电池、碱式Fe-Ni电池、Ag-Zn电池、锂离子电池等。铅酸蓄电池是人们长

期使用的传统二次电池,目前它虽然有比能低、充电速度慢、寿命不长的缺点,但

它的成本低廉,人们正在对铅酸蓄电池的改进做深入研究。同时,新型蓄电池已

得到快速发展,新型蓄电池向着比功率、比能大、寿命长、安全、成本低的方向

发展；

⑶燃料电池：燃料电池将可燃物质的化学能通过电池的方式直接转化成电

能，它不受热机效率的限制，能量转化效率可达80%以上。几乎不排放或很少排

放氮和硫的氧化物，就是二氧化碳的排放量也远低于热电厂，而且几乎无噪声，

多以被认为是21世纪首选的洁净、高效的绿色能源。可用于燃料电池的除氢气

外，还有甲烷、甲醇、一氧化碳和石油重整气等可燃性气体或液体。航天事业中

主要采用氢-氧燃料电池，其唯一的产物水还可以作为宇航员的生活用水。汽车

工业中也开始使用燃料电池作为动力能源。若能大规模推广使用燃料电池作为能

源，将会大大减低燃油汽车和飞机的尾气对人类和地球造成的污染。

2、有机合成

电化学过程对反应条件要求不高且具有高选择性,不仅减少了副反应产物,

还使一些特殊的化学反应成为可能,它可以实现有用原料的循环使用,减少污染

物的产生和排放。有机电合成法就是借助电极传递电子,使有机物氧化或还原,

而不采用化学品直接氧化或还原有机物。

有机电合成具有反应条件温和(可在常温常压下进行)、工艺流程简单、易

于实现自动控制、产物选择性高、副产物少、污染少甚至无污染等优点,是绿色

合成的必要途径之一,被称为绿色工业。基于有机电合成的这些优点和传统化学

合成的三废污染严重的现状,有机电合成取得了高速发展。有机电合成法生产重

要化工原料己二腈早已被人们所熟知。有机电合成技术有广泛应用,有广阔的发

展前景。

3、电化学水消毒

工业废水、生活污水、游泳池水、饮用水等水的处理与制备都涉及到消毒技

术。常见的消毒技术主要有氯消毒、臭氧消毒以及紫外辐射消毒。氯是一种优质

消毒剂,有很强的杀菌灭藻作用,且价格低廉,应用比较广泛,但氯消毒技术

有很大的不足之处,氯消毒过程不仅具有高危险性,而且会产生很多毒性很大

的副产物。用电化学方法在线制备消毒剂水消毒技术已经得到发展，它节能