电化学水处理技术综述_曹希

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电化学水处理技术综述

曹希、宋晓梅（安徽理工大学

安徽淮南

232001）

摘要：电化学水处理是一种环境友好型技术，该技术操作简单灵活、无需添加化学试剂、无二次污染，受到了国内外的广泛的关注，本文针对电化学水处理方法和技术应用的适用条件进行了分析和研究。

关键词：水处理电化学基本原理电化学处理技术

随着工业的迅猛发展，废水排放量急剧增加，给全球带来了严重的水体污染，因此迫切需要研究废水处理新方法和新技术，电化学水处理技术作为环境友好型技术，具有其他一些水处理技术无法比拟的优点，已成为国内外一个极大的关注点。

污染物吸附到阳极表面，失去电子最终被氧化去除。该法有两个途径:电化学转化、电化学燃烧。

电化学转化:有机物未被完全氧化，电极表面产生活性中间产物参与氧化污染物，将吸附在电极表面的污染物直接氧化降解成小分子；电化学燃烧:有机物彻底的氧化为稳定无机物，使有机物完全矿化为CO2和H2O。

一、概述

１、电化学处理技术的概念

电化学处理技术是在外加电场的作用下，在电化学反应器内，通过化学反应、电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解。[1]

４、间接氧化法

间接氧化法：阳极上氧化反应产生具有强氧化作用的活性物种，阳极产物间接氧化处理水中的污染物，最终达到氧化降解处理污染物的目的。

间接阳极氧化分两类：

一类是利用可逆氧化还原对间接氧化降解有机物。悬浮在水中的氧化还原物质在电化学过程中失去电子被氧化成高价态物质，高价态物质发生一系列反应，氧化降解有机物最终又被还原成原价态物质，这一过程循环往复氧化去除有机物，为可逆过程。常用的电对为：Co(Ⅲ)/Co(Ⅱ)、Ag(Ⅱ)/Ag(I)、Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)。

另一类是利用电化学反应中产生的一些中间产物（如·OH、OCl-、H2O2、O3等）参与氧化污染物，从而去除污染物。这类为不可逆过程。

该法优点是有较强的氧化能力，消耗化学药剂少，既在一定程度上发挥了阳极氧化作用少，又利用了产生的氧化剂，因此处理效率大为提高，[3]缺点是其电耗教高。

２、电化学水处理基本原理

污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化从而被减少或去除，分为直接电解和间接电解。直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原被去除；间接电解是利用电化学反应过程中产生的中间产物为催化剂或反应剂，使污染物转化为毒性更小的物质。

二、电化学水处理技术

电化学水处理技术目前已经广泛应用于处理化工、染料、生物制药等行业产生的废水。常见技术有电絮凝-气浮法、电化学氧化法、电渗析法、内电解法等。

１、电凝聚－气浮法

电凝聚-气浮法：可溶性金属电极如铁、铝，放入处理水，通

入直流电，污染物在电极上发生电化学反应，阳极材料发生溶解，失去电子生成金属离子，离子在溶液中水解、聚合，生成有絮凝作用的胶体产生凝聚作用，使一些胶态杂质絮凝沉淀；同时，阴极水电解产生H2，阳极水电解析出O2产生大量的气泡，气泡与悬浮颗粒接触粘附一起上浮，将污染物去除。

化学反应式（Al为例）[2]：阳极：Al-3e-→Al3+

——碱性条件Al3++3(OH)-→Al(OH)3—

3+

——酸性条件Al+3H2O→Al(OH)3+3H+—+

同时：2H2O→2O2+4H+4e-阴极：2H2O+2e-→H2+2OH-该法优点是效果好、设备简单、操作方便且占地面积小；缺点是阳极金属材料消耗大，能耗量大，经济效益不够理想，应用上存在限制。该法的发展关键是发掘理想的电极材料、改善电源技术，以降低电能与材料的消耗。

５、电吸附法

根据电化学理论，在电极与电解质溶液的两相间施加低于溶液的分解电压时，电荷会在极短距离内重新分布、排列。作为补偿，带电电极会吸引溶液中的带相反电荷的离子，界面剩余电荷的变化将引起界面双电层电位差的改变，从而形成紧密的双电层，并在电极和电解液界面存储电荷。[4]

电吸附法可以用来分离水中低浓度的有机物和其他物质。处理水中的盐类大多都是以离子状态存在的，而水处理中电吸附技术其基本原理就是通过施加外加电压形成静电场，使带电离子向带有相反电荷的电极方向移动，并通过控制对双电层的充电和放电，改变双电层处的离子浓度，使离子在双电层内富集，从而降低了溶液本体的浓度，实现了对水溶液中低浓度有机物和其他物质的分离。

该法具有耐受性好、特殊离子去除效果显著、对颗粒污染物低、抗油类污染、操作及维护简便、运行成本低等优点。

６、电渗析法

电渗析是一种膜分离技术，将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极间，将其隔开，组成除盐的淡化和浓缩系统，外加电场作用下，以电位差为动力，利用离子交换膜的选择透过性，使溶液中的离子作定向迁移，用膜分离技术把电解质分离出来，使溶液得到浓缩和淡化。

该法优点是药剂耗量少、能耗低、机械化、对环境污染小、设

２、电化学氧化法

电化学氧化法：有机废水中加入直流电，废水中的有机物容易发生氧化还原反应，加入直流电使其结构与化学性质发生了改变，使污染物毒性减弱甚至消失，增强污染物的可降解性。该法分为直接氧化过程和间接氧化过程。

３、直接氧化法

直接氧化法：污染物在阳极表面氧化转化成毒性较低或易降解物质，甚至无害化，达到消减污染物的目的。直接氧化过程

(下转第67页)

４．不同用量对耐油性能的影响

从表4的耐油性能来看，无论是溶胀性较小的IRM901油，还是溶胀性较大的IRM903油和燃油，粉末丁腈都具有很好的耐受性。并且随着粉末丁腈用量的增加，胶料的耐油性能有所提高。

配方编号用量（份数）

表4不同用量的胶料的耐油性能

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A0-1916

B10-2915

C20-3815

D30-3714

E40-3715

150℃×70h，IRM901油中

体积变化率，%

５．不同用量对粘接性能的影响

从表5的粘接性能来看,随着粉末丁腈用量的增加,胶料的粘接性能降低。但各组胶料的剥离强度和粘合强度的绝对值都比较高，并且试样破坏类型都为橡胶破坏，所以从实际运用角度来说，不同用量对粘接性能影响不大。

150℃×70h，IRM903油中

体积变化率，%

23℃×24h，120#汽油中

体积变化率，%

注：粉末丁腈粒径为100目

表5不同用量的胶料的粘接性能

配方编号用量（份数）剥离强度，kN/m粘合强度，MPa

６．不同用量对磨耗性能的影响

从表6的磨耗性能来看,随着粉末丁腈用量的增加,胶料的磨耗性能降低。说明粉末丁腈对胶料的耐磨性有影响，在动态磨耗的场合应少用或不用粉末丁腈。

A0317.4

B10277.1

C20266.9

D30256.5

E40236.2

三、结论

（1）粉末丁腈橡胶的粒径大小及用量对胶料的物理机械性能有影响，粒径越细，物理机械性能越好；用量越大，物理机械性能越差。

（2）粉末丁腈橡胶的用量对胶料的耐老化性及耐油性无明显影响，从经济角度考虑，可适当提高其用量。

（3）粉末丁腈橡胶的用量对胶料粘接性和磨耗性有一定影响，用量越大粘接性和磨耗性越差。

试样破坏类型RRRRR注：胶黏剂为：底涂CHEMLOK205，面涂CHEMLOK220。粉末丁腈粒径为100目

表6不同用量的胶料的磨耗性能

配方编号用量（ …… 此处隐藏：2884字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……