第6章-环境保护与电化学.ppt

6.1概述在电化学过程中使用高效、清洁的电子作为强氧化还原试剂，是一种基本上对环境无污染的绿色技术，环境兼容性高。电化学方法特点：不受反应物生物毒性的影响，可以作为高毒性、高腐蚀性有机物的有效处理方法；也可以作为生化方法的预处理；仪器设备简单，易自动化，便于携带，灵敏度和准确度高，选择性好。电化学方法在环境保护中应用：电化学技术应用于处理铬、氰化物、降解EDTA、甲醇、硝基苯、酚类化合物、氯化有机物、染料废水、垃圾渗透液等。6.1概述电化学技术处理环境污染物的基本方法：电化学氧化、电化学还原、光电化学氧化、电渗析、电吸附、电凝聚、电沉积、电化学膜分离等。6.2液相污染物的电化学过程6.2.1直接电化学过程阳极氧化可使有机和无机物转化为无害物，阴极还原则可从水中除去重金属离子。1阳极过程高超电势易将有毒物阳极氧化。电势过高受到阳极材质和副反应所制约。阳极材料必须对放氧反应有高超电势，如PbO2、SnO2、Ti等电极。（1）有机物如脂肪醛、醇、酮和尿液可在阳极进行氧化，最终生成H2O和CO2，适用于高浓度的有机废水。6.2液相污染物的电化学过程（2）电镀与表面精饰工业中为获得致密金属镀层常使用大量氰化物。当CN-浓度大于1g·dm-3时，用电化学法氧化经济合算，此时可采用不锈钢、石墨电极或PbO2，将CN-转化为CNO-，然后CNO-在碱性液中反应生成N2、NH3等物质。处理1kg氰化物能耗为10-40kWh。阳极反应：CN-+2OH-→H2O+CNO-+2eCNO-在碱性溶液中可水解为NH4+及CO32-或进一步氧化生产N2。CNO-+2H2O→NH4++CO32-或2CNO-+4OH-→2CO2+N2+2H2O+6e6.2液相污染物的电化学过程（3）电化学可氧化Cr3+为Cr6+，用于医药、电子和航空工业中氧化剂的再生。采用流动电解槽，用Nafion膜做隔膜，掺杂氧化铅的锑或不锈钢作阳极。反应为：2Cr3++7H2O→Cr2O72-+14H++6e（4）电解还原除铬：采用铁板作为可溶性阳极。通电时，铁阳极在电流作用下电化学溶解，变成Fe2+进入废水，在酸性条件下Fe2+把Cr6+还原为Cr3+，反应式为：Fe→Fe2++2eCr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2OCrO42-+3Fe3++8H+→Cr3++3Fe2++4H2O6.2液相污染物的电化学过程6.2液相污染物的电化学过程6.2液相污染物的电化学过程6.2.2间接电化学过程（1）电化学产生自由基和强氧化性物质用电化学法可生成自由基（O2-、HO2·、·OH），它们可以分解污染物质。电化学可使O2还原为H2O2，然后与Fe3+还原产物Fe2+反应生成·OH。这些·OH可处理苯酚、苯的衍生物、HCHO及CN-。（2）媒质电解媒质电解可处理废水。如用Ag2+、Co3+、Fe3+媒质可氧化无机或有机物质。在HNO3中铂钛电极上Ag+氧化为Ag2+，后者将有机物氧化为CO2。该法已用于苯、酚、油和含氯有机物的分解，其机理是Ag2+与H2O反应生成自由基，后者与有机物反应。Ag2+在HNO3中以AgNO3+形态存在。6.2液相污染物的电化学过程（3）pH改变的利用水溶液电解时阳极生成H+，使阳极液酸化，可使蛋白质凝结。在阴极生成的OH-可沉淀溶液中的重金属离子。（4）电浮选和电凝聚作用电浮选：采用不溶性阳极电解时，析出大量微小气泡（H2和O2）。这些气泡分散度高，有较大的浮载力。当气泡上浮时，将水中油滴及悬浮物质带到液面而除去。电凝聚：若采用可溶性阳极（Al、Fe），电解时生成的阳离子与阴极区OH-反应生成不溶性氢氧化物，它可吸附废水中有毒物质