電化學(xué)法在水處理中的應(yīng)用班級(jí)：化工1306姓名：學(xué)號(hào)：2016.05.25摘要自20世紀(jì)80年代以來，隨著人們對(duì)環(huán)境科學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷深入和對(duì)環(huán)保要求的日益提高，水污染問題就在不斷發(fā)展的過程被暴露了出來，水中的有機(jī)物和重金屬都是主要危害環(huán)境的物質(zhì)，這些污染物的處理就成了解決此類污染的重點(diǎn)。某些污水如印染廢水，化學(xué)工業(yè)污水等，這些廢水的特點(diǎn)是色度高，cod值高，含鹽量大，不適合生化處理，所以采用了電化學(xué)法處理。本文根據(jù)兩類廢水的處理闡述了一些電化學(xué)處理的具體方法。關(guān)鍵詞：電化學(xué)法染料廢水化工廢水微電解法AbstractSincethe1980s,aspeopledeeperunderstandingofenvironmentalscienceandtheincreasingrequirementsofenvironmentalprotection,waterpollutionproblemsintheprocessofdevelopmentisexposedout.Organiccompoundsandheavymetalsinwaterarethemainhazardoustotheenvironment,dealingwiththesepollutantshasbecomethefocusofsolvingsuchpollution.Somesewage,wastewatercharacteristicssuchaswastewater,sewageandotherchemicalindustryishighcolor,codvalueishigh,alargeamountofsalt,isnotsuitableforbiologicaltreatment.Sousinganelectrochemicaltreatment.Basedonthetwotypesofwastewatertreatmentsetforthsomespecificelectrochemicalprocess.Keywords:ElectrochemicalDyeingWastewaterChemicalWastewatermicro-electrolysis微電解法的主要原理微電解(micro．electrolysis)法又稱為內(nèi)電解法、鐵炭法、鐵屑法等，是基于金屬腐蝕溶解的電化學(xué)原理，依靠廢水中形成的微電池的電極反應(yīng)而使廢水中的有機(jī)物得以降解。微電解是以鐵屑為原料，鑄鐵屑中含有鐵和碳兩種元素，鑄鐵屑與碳形成無數(shù)微電池，鐵屑與廢水中投加碳粉又構(gòu)成無數(shù)的電解電極；其中，碳的電位高，為微陰極；鐵的電位低，為微陽(yáng)極。微電解法中的填料具有很高的比表面積，可以與廢水形成充分的接觸，形成良好的傳質(zhì)效果[3]。電化學(xué)法的主要特點(diǎn)電解法的主要特點(diǎn)電解法既有優(yōu)于其他處理方法的地方，也有它的不足。電解法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，容易自動(dòng)控制；處理過程是干凈的，通常不添加化學(xué)試劑，避免有二次污染到水質(zhì)中；后處理簡(jiǎn)單，能使有機(jī)物徹底氧化；占地面積少，管理方便，污泥量很少，處理周期短，條件要求較簡(jiǎn)單，處理成本低。它的缺點(diǎn)是電流效率仍然很低，經(jīng)濟(jì)上不合理，現(xiàn)在研究的電極主要是各種貴金屬價(jià)格偏高，加工成本太高處理有機(jī)污染物的機(jī)制討論的電解法不是非常充分，不能對(duì)電極的挑選具體理論起到指示作用，深入研究電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，并且床內(nèi)各點(diǎn)的電流電位分布是非常重要的；設(shè)計(jì)出高效合理的反應(yīng)器，也是必須解決的工業(yè)化促進(jìn)應(yīng)用的問題這些問題都是要研究的方向，相信這些問題將會(huì)解決，電解法也將獲得在有機(jī)污染物的處理的普遍應(yīng)用[1]。微電解法的主要特點(diǎn)微電解填料多為鐵屑，例如鑄鐵廢品或爐渣[5]，鑄鐵主要成分是碳和鐵合金及一些雜質(zhì)，鑄鐵中的碳化鐵是一種極小的顆粒，分散在鐵內(nèi)，當(dāng)鑄鐵浸入水中后就形成了無數(shù)個(gè)微電池，純鐵成為陽(yáng)極，外加的碳源則成為陰極，這樣又組成了宏觀上的電池，在中性和偏酸性的環(huán)境中，鑄鐵電極本身極其所產(chǎn)生的新生態(tài)的H+、Fe2+等均能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞有色廢水中發(fā)色物質(zhì)的發(fā)色結(jié)構(gòu)，達(dá)到脫色的目的。微電解法中的填料具有的作用有：氧化還原反應(yīng)，原電池反應(yīng)，電場(chǎng)作用，物理吸附作用，凝聚作用，電子傳遞作用[4]。電極反應(yīng)中反應(yīng)產(chǎn)物具有較高的化學(xué)活性，其中新生態(tài)氫能與印染廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原作用，能破壞發(fā)色物質(zhì)的發(fā)色結(jié)構(gòu)，使偶氮鍵斷裂，大分子分解為小分子、硝基化合物還原為胺基化合物，達(dá)到脫色的目的，同時(shí)使廢水的組成向易于生化的方向轉(zhuǎn)變。填料產(chǎn)生的電場(chǎng)作用可以形成電泳現(xiàn)象，加快其中懸浮物的凝聚成膠體，從而變成大顆粒，易于去除。另外，用于鐵炭微電解法的原料鑄鐵屑多來自切削工業(yè)廢料，具有應(yīng)用范圍廣泛、處理效果顯著、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。電解法處理廢水的研究動(dòng)態(tài)及其機(jī)理三維電極[6]電化學(xué)反應(yīng)器的負(fù)荷低是其存在的主要問題。尤其是反應(yīng)物濃度低、電極反應(yīng)速度慢時(shí)，就更加迫切需要高效的電解槽。電化學(xué)反應(yīng)是在電極表面上進(jìn)行的非均相反應(yīng)，反應(yīng)物必須到達(dá)界面才能參與反應(yīng)。因此，有效提高反應(yīng)速度的方法就是增大電極表面積，促進(jìn)反應(yīng)物的遷移。這在普通的電解槽中不易實(shí)現(xiàn)，而電極立體化的粒子群電極卻具有這一優(yōu)良性能。在普通電解槽中需很長(zhǎng)時(shí)間才接近完全的反應(yīng)，在粒子群電解槽中卻能很快完成，這種電極結(jié)構(gòu)被稱為三維電極。三維電極是在傳統(tǒng)二維電解槽電極之間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料（金屬、活性炭、石墨、碳纖維、玻璃炭、二氧化硅等）并使裝填工作電極材料的表面帶電，成為新的一極，即第三極。與二維電極相比，三維電極的比表面積增大，而且因?yàn)榱Ｗ娱g距小，傳質(zhì)效果極大改善，因而具有較高的電流效率。當(dāng)廢水電導(dǎo)率較低時(shí)，二維電極處理效果不理想，需要投入大量電解質(zhì)，加大了處理費(fèi)用，而三維電極在一定程度上克服了這一缺點(diǎn)。三維電極按照粒子極性可分為單極性和復(fù)極性：?jiǎn)螛O性填充床是將阻抗較小的粒子作為填充材料，當(dāng)主電極與導(dǎo)電粒子接觸時(shí)，粒子帶電，并且兩個(gè)電極之間通常有隔膜存在。復(fù)極性是通過在主電極上施加高壓以靜電感應(yīng)使粒子一端成為陰極。若使用阻抗較小的粒子，如金屬、活性炭等，應(yīng)在外表面涂上絕緣層或添加絕緣體。此類化學(xué)反應(yīng)器一般填充高阻抗粒子材料，粒子間及粒子與主電極間不導(dǎo)電，因而不會(huì)短路。當(dāng)主電極間所施加的電壓足夠高，使導(dǎo)電顆粒沿電場(chǎng)方向的兩端的電位降超過陰極和陽(yáng)極反應(yīng)的可逆電勢(shì)時(shí)，導(dǎo)電顆粒就在電場(chǎng)的作用下感應(yīng)而復(fù)極化為復(fù)極性粒子，即在粒子的一端發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)，另一端發(fā)生陰極反應(yīng)，每一個(gè)顆粒都相當(dāng)于一個(gè)微電解池，由于每個(gè)微電解池的陰極和陽(yáng)極距離很近，傳質(zhì)非常容易。同時(shí)，由于整個(gè)電解槽相當(dāng)于無數(shù)個(gè)微電池串聯(lián)組成，因此效率成倍提高[8]。電極反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力是床內(nèi)各點(diǎn)導(dǎo)電顆粒的電位與電解液的電位之差，，其值越大，反應(yīng)越快，不過差值過大容易發(fā)生目的之外的反應(yīng)。BPBC所具有的獨(dú)特性能使其成為廢水處理的一種有效手段。催化電極除了在反應(yīng)器構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)以外催化劑的引入無疑也是提高反應(yīng)器效率的有效途徑。長(zhǎng)期以來，受電極材料的限制，電催化氧化降解有機(jī)物過程的電流效率很低、電耗很高，難以實(shí)用化。20紀(jì)80年代后，國(guó)內(nèi)外許多研究者從研制高電催化活性電極材料入手，以加快反應(yīng)速度，提高電流效率。同時(shí)對(duì)有機(jī)物電催化氧化機(jī)理和影響降解效率的各種因素也進(jìn)行了研究，盡管高電催化活性電極材料能夠改進(jìn)直接電化學(xué)氧化效率，但產(chǎn)生的·OH還是有限的，使得電催化直接氧化處理效果并不十分理想。人們通過間接電化學(xué)氧化法，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑來氧化廢水中的有機(jī)物，以達(dá)到強(qiáng)化有效降解有機(jī)物的目的。電催化氧化過程通過陽(yáng)極反應(yīng)降解有機(jī)物，面臨的主要競(jìng)爭(zhēng)副反應(yīng)就是陽(yáng)極氧氣的析出。因而催化電極的一個(gè)必要條件是要有較高的析氧超電壓。1968年，鈦基涂層電極研制成功。30年來，鈦基涂層電極已發(fā)展成金屬氧化物電極的主要形式，這一電極體系被稱為形穩(wěn)陽(yáng)極DSA[9]。DSA電極的出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)的石墨電極、鉑電極、鉛基合金電極[10]、二氧化鉛電極等存在的一些不足，而且為電催化電極的制備提供了一條新思路，即可根據(jù)具體電極反應(yīng)的要求，設(shè)計(jì)電催化材料的結(jié)構(gòu)、組成，通過材料加工、涂覆工藝，可以使本身不具備結(jié)構(gòu)支撐功能的材料（尤其是大量的具有電催化功能的金屬氧化物）在電極反應(yīng)中獲得應(yīng)用。30年來圍繞DSA電極做了許多工作，包括制備方法、電催化氧化機(jī)理等，并已在許多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。結(jié)論電化學(xué)法處理印染廢水時(shí)設(shè)備小，占地少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，COD去除率高和脫色效果好，因此電化學(xué)技術(shù)是處理印染廢水的有效方法。影響電解法的因素[11]主要有(1)電極材料：由電解的原理可以看出電極材料的好壞，直接影響著有機(jī)物降解效率的高低；(2)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)：早期多采用平板二維結(jié)構(gòu)，三維電極的采用，增加了單元槽體積的電極面積，提高了電解效率和處理量；(3)電流密度；(4)電解時(shí)間；除此之外，不同的有機(jī)污染物所需的最佳條件也是不同的。針對(duì)不同的工業(yè)廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以得到一個(gè)最佳反應(yīng)條件，達(dá)到處理效果最好的目的。參考文獻(xiàn)[1]趙雨云.山西晉城.污水中有機(jī)污染物處理方法的探究[J]-新農(nóng)村（黑龍江）2011(7)[2]項(xiàng)玉婷.青島.高COD含油污水處理技術(shù)研究[D]-中國(guó)石油大學(xué)[3]曹志全.大連.微電解反應(yīng)處理化工廢水的實(shí)驗(yàn)研究-[A]-科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)2011(35)[4]董金華.廣州.鐵屑微電解法處理印染廢水的原理[A]-廣東化工2011(38)[5]王艷玲.河南安陽(yáng).微電解法處理工業(yè)廢水在漂染工業(yè)上的應(yīng)用[A]-科教導(dǎo)刊-電子版（上旬）2013(3)[6]吳丹，史啟才.周集體.遼寧大連.電解法廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J]-遼寧化工2006,35(8)[7]趙崢.河北廊坊.活性炭在水處理中的應(yīng)用方法研究與進(jìn)展[J]-建材發(fā)展導(dǎo)向（上）201513(12)[8]劉永衛(wèi).譚小紅.LiuYongwei.TanXiaohong微電解法處理焦化廢水的研究進(jìn)展[J]-煤化工2010,38(3)[9]YXiongPerformanceofthree-phasethree-dimensionalelectrodereactorforthereductionofCODinsimulatedwastewater-containingphenol2003[10]ChamarroEmarcoA．UsingofFentonreagenttoimproveorganicchemicalBiodegradability[J]．WaterReserrch．2001，35，1047-1051[11]韓衛(wèi)清,薛紅民,陳勇,孫秀云,李健生,