摘要：根据电化学氧化技术原理及处理对象的不同，简要介绍目前主要的电化学氧化技术方法。电化学氧化技术具有操作简单、便于自动化控制、反应条件温和、无二次污染、后处理简单又可与其他处理方法相结合构成复合工艺等优点。该技术在未来的废水处理工艺中将担任重要角。 led发光模块关键词：电化学；废水处理；处理技术
随着现代工业的高速发展，废水排放量越来越大，对环境的污染日益严重，水体污染己成为威胁人类生存的重大问题。造成水体严重污染的主要污染物是有机物[1]，传统的废水处理方法如物理法、化学法及生化法等对普通有机废水有效，但制药、农药、印染及某些化工废水中往往含有分子结构稳定的物质或抗生物质，采用传统方法难以降解，致使对难降解有机废水的处理成为当前废水处理的难点和前沿课题。电化学氧化技术是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变，后者被称为间接电化学转化。直接电化学转化通过阳极氧化可使有机污染物转化为无害物，这个过程伴生放出O2的副反应，使电流效率降低，但通过电极材料的选择和电位控制可加以防止。间接电化学转化可利用电化学反应产生的氧化还原剂M使污染物转化为无害物质，这时M是污染物与电极交换电子的中介体。已有报道的这类中介体包括溶剂化电子、HO·、O2·和HO2·等自由基[2-4]，它们可以分解污染物质[5]。电化学氧化技术具有操作简单、便于自动化控制、反应条件温和、全部视频列播放表本站
路灯节电无二次污染、后处理简单又可与其他处理方法相结合构成复合工艺等优点，在难生物降解废水的处理方面表现出了高效的降解能力，日渐成为水污染控制领域中的一个研究热点[6-7]。迄今为止，电化学工艺未能广泛应用的主要原因在于两个“时间”问题：一是废水处理时间的问题，即电化学的效率如何提高；另一个是电极寿命问题，即电极的稳定性如何提高。对于前者，要从研制高电化学活性的电极材料和有效的反应器设计入手来解决；对于后者，则要从电极材料、结构和制备方法入手去研究。电化学技术发展至今，对于各种电化学反应器的理论及制造技术已臻成熟，反应器设计问题实际上已基本解决。当前的热点问题就是电极材料、结构与制备方法，这三者又密切相关[8-9]。
1 根据电化学处理废水原理的不同，可分为以下几种处理技术
1.1 电凝聚法
电凝聚法也叫电气浮法，即在外电压作用下利用可溶性阳极(铁或铝)产生大量阳离子，对胶体污染物进行凝聚，同时阴极上析出大量氢气微气泡，与絮体粘附在一起上浮，从而实现污染物的分离[10]。电凝聚法中，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[11]。
1.2 电化学氧化法
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。电化学氧化法主要分为直接氧化法和间接氧化法两种。直接氧化法是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质；间接氧化法则是通过阳极反应之外的中间反应，使污染物氧化，最终转化为无害物质[12]。通过改进电极结构，可以提高污染物的去除效果，并降低能耗。电化学氧化法主要用于难生物降解物质的处理，如染料、酚以及造纸等生产废水中的有机物。
喉管1.3 电沉积法
电解液中不同金属组分的电势差，使得自由态或结合态的溶解性金属在阴极析出。电沉积法在处理低浓度金属离子废水的同时能回收金属，且无二次污染。适宜的电势是电沉积发生的关键。该法处理含金属离子废水的技术核心是新型电极结构电解槽的设计。针对不同污染物和不同生产状况，可采用不同的电解槽进行处理。1.4 内电解法
内电解法原理是：具有较强还原性的Fe2+使废水中某些氧化组分还原;Fe(OH)2具有絮凝作用；活性炭具有吸附作用，可吸附有机物及微生物；铁—碳构成的原电池产生微弱电流，对微生物的生长和代谢具有刺激作用。内电解法能“以废治废”，不消耗能源，能去除废水中多种污染成分和度，还能提高难降解物的可生化性。内电解柱内的填料一般为废铁屑和活性炭(或石墨)，再辅以疏松剂。该法通常
铜绿微囊藻作为预处理方法与其他方法结合使用，提高废水的可生化性，为进一步处理创造有利条件[13]。该技术的缺点：一是反应速度比较慢，反应器易阻塞，处理高浓度废水比较困难；二是由于在反应过程中有铁损耗，需不断地补充铁屑；三是反应前、后均需要用大量的酸和碱来
调节废水pH值。
1.5 电渗析法
电渗析(ED)技术是膜分离技术的一种，它是将阴、阳离子交换膜交替排列于正、负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成淡化和浓缩两个系统，在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液净化。电渗析技术的优点是：能量消耗低、药剂耗量少、环境污染小、操作简单、易于实现机械化和自动化、设备紧凑耐用，预处理简单。它的缺点是在运行过程中易发生浓差极化而结垢[14]。
1.6 其他电化学方法
电吸附、离子交换辅助电渗析以及电化学膜分离等技术[15-17]不仅可以用作清洁生产工艺，预防环境污染，而且它们也是有效的工业废水处理方法。电吸附法可以用来分离水中低浓度的有机物和其他物质；离子交换辅助电渗析法具有可多样化设计、适用范围广等优点，已成为环保开发应用的热点技术；电化学膜分离技术是利用膜两侧的电势差进行物质分离，常用于气态污染物的分离。
2 根据处理对象的不同，电化学氧化处理技术又可分为以下几种
汽车电子防盗锁
2.1 有机废水处理
2.1.1 持久性有机污染物
水体中存在的微量持久性有机污染物对人类及生物的正常生命活动构成了严重威胁，有效去除这些污染物已成为当务之急。一般的水处理技术很难奏效，随着新型掺杂半导体复合电极不断开发成功，电化学氧化技术借助具有电化学活性的阳极材料，能有效形成氧化能力极强的羟基自由基(·OH)，既能使持久性有机污染物发生分解并转化为无毒性的可生化降解物质，又可将之完全矿化为二氧化碳或碳酸盐等物质。该项技术应用于持久性有机污染物废水处理，不仅可弥补其他常规处理工艺的不足，还可与多种处理工艺有机结合提高水处理经济性。电化学氧化过程中，具有电活性的阳极表面能起到吸附、催化、氧化等多种转化功能。所选电极合适与否是保证持久性有机污染物在其表面附近进行顺利氧化的关键。在电化学氧化工艺处理水体中微量的持久性有机污染物过程中，主要的竞争副反应是发生在阳极表面及其附近的水分解反应，即O2逸出，反应式如下:2H2O-4e→4H++O2↑。因此，为促使反应进行并提高电氧化效率，必须保证阳极具有较高的O2逸出过电位，主要采用的阳极材料有石墨、Pt/Pi，以及PbO2/Ti与SnO2-Sb2O5/Ti复合电极等。PbO2/Ti与SnO2-Sb2O5/Ti复合电极即所谓的DSA电极(Dimensionally Stable Anodes)，是以特殊工艺在金属基体上，如Ti 上沉积一层微米级和亚微米级的金属氧化物薄膜，如SnO2、PbO2等而制备的稳定电
极这种电极可以通过改进材料及表面涂层结构而具有较高的析氧过电位，同时能够随着氧化物膜的组成和制备工艺条件不同而获得优异的稳定性和催化活性。Comninellis等利用Pt/Ti复合电极作为阳极氧化苯酚时,TOC去除率比Fenton试剂高出近一倍。STUCKIS等利用SnO2-Sb2O5/Ti掺杂电极能将废水中持久性有机污染物能耗比降到30~50kW·h·(kg COD)-1。为强化水体中有机污染物沿阳极表面附近的有效传递。对于低浓度的持久性有机污染物废水，由于其溶液电导率很低，需要加入强电解质，如氯化钠、硫酸钠等增强溶液导电性。
2.1.2 酚类
目前，国内外对于含酚废水的研究较多，此类废水来源广、污染重，是芳香化合物的代表。电化学氧化含酚废水的影响因素有苯酚初始浓度、废水pH值、电流密度、支持电解质种类等。周明华等[18]以经氟树脂改性的ß-PbO2为阳极，处理含酚模拟废水，在电压为7.0 V,pH值为2.0的条件下，其COD可降至60mg.L-1以下，挥发酚可完全去除。
A.M.Polcaro等[19]探讨了在Ti/PbO2和Ti/SnO2阳极上二氯苯酚的电化学氧化，结果表明,Ti/SnO2对有毒化合物的氧化能力较强，且排出液中主要为易生物降解的草酸。匡少平等[20]在隔离阴、阳极室条件下进行了电化学法降解含酚废水试验，苯酚的转化率达95%以上；同时，分别对铅电极和钛上电沉积二氧化铅的电极作为阳极进行了对比试验，发现Ti/PbO2电极对苯酚的降解更加彻底。
2.1.3 硝基苯类化合物
硝基苯类化合物属于生物难降解物质，用电化学催化系统处理此类废水具有一定的意义。以DSA类电极作为阳极，对模拟硝基苯废水进行的降解试验表明，当电流密度为15mA/cm2时,COD Cr的去除率可达到90%以上。谢光炎等[21]以自制PbO2为阳极，在碱性条件(pH=10)下电解134min，硝基苯酚溶液的质量浓度从200mg.L-1降至1mg.L-1以下,BOD/COD值达到0.63，表明该工艺对后续生化处理有重要的实用价值。赵德明等[22]利用电化学腐蚀法对氟硝基苯废水进行预处理，可以使废水中的对氟硝基苯转化为氨基氟苯，从而提高废水的可生化性，有效去除氟硝基苯对微生物的毒性，达到了预处理的效果。傅敏等[23]研究了电化学与超声波协同降解硝基苯，亦取得了一定的效果。
2.1.4 染料废水
染料废水具有有机物浓度高、组分复杂、难降解物质多、度大等特点，是目前较难处理的一种废水。目前我国染料行业治理高染化废水多采用燃烧后回收盐的方
法，但这种方法能耗高，热量利用率小。随着电化学的逐渐发展，利用电化学法处理染料废水已经逐渐得到了应用。王慧等研究了电化学法处理含盐染料废水的可行性及其处理效果。结果表明，电化学法对废水的度和COD具有良好的去除效果，电解过程中余氯的产生对度和COD的去除有决定性作用，度和COD的去除率分别为85%和99.8%。有人以多孔石墨电极为阴极，通入空气，利用生成的
羟基自由基对有机染料工业废水进行脱反应，其COD去除率大于80%，染料脱率达到100%。黄兴华等探讨了不同电极、不同电极间距和不同电解槽对染料降解效果的影响，结果表明，电化学法对染料废水的COD和度的去除非常有效。Kirk等人的实验表明，直接电氧化方法可使苯胺染料的转化率达97%，其中72.5%氧化为CO2，电解效率为15%~40%。贾金平等人对活性炭纤维电极与铁的复合电极进行了研究，并对该电极降解多种模拟印染废水进行了处理研究，取得了较好的结果。
2.1.5 海洋油田废水
在开采海洋石油时，会同时伴随产生一定量的含有机物废水，这些有机物中有许多是苯系的多环芳烃化合物，有些物质还具有致癌作用，必须进行妥善的处理后才能排放。此外废水中还含有氯离子这类有机物难以用生化法进行降解。广州有金属研究院的李海涛等采用电化学氧化法来处理某海洋油田的有机废水时，测定其电解工艺参数，并对有关试验及工程问题进行探讨。他用钛基钌铱锰锡钛多元氧化物涂层电极作阳极，钛作阴极，测定上述废水的电化学氧化指数(Electrochemical Oxidation Index)为0.228，电化学耗氧量(Electrochemical Oxygen Demand)为1794g·g-1(以有机物计)，其电化学氧化度为75.3%，在电化学副反应产生的NaClO的协同作用下，电化学降解后产生的部分有机物可以进一步的进行化学降解，从而达到几乎完全消除废水中COD值的目的。
2.1.6 高浓度的渗滤液
渗滤液的无害化处理一直是个世界性的难题。因为垃圾渗滤液是一种难处理的高浓的有机废水，毒性强，成分复杂,COD、氨氮含量高，微生物营养元素比例失调，可生化性差。电化学氧化技术由于具有较强的选择性，可以降解有机物或对生物有毒，有抑制的污染物转化为可生化的物质，从而提高废水的生物降解性。江南大学的李庭刚利用电化学氧化法去除垃圾渗滤液中的部分难降解有机物，采用极板间距10mm,COD和NH3-N去除率分别达到86%和100%，为后续生物处理创造条件。魏平方等研究表明，电化学氧化过程可有效去除垃圾渗滤液中的污染物，当电流密度为
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议