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    電化學法處理廢水技術進展

    發布時間 :2023-11-22

    傳統的廢水處理方法主要是物理法 、化學法 、生化法三類 ,由於難降解廢水成分非常複雜 ,COD和有毒物質含量高 ,p H變化範圍大 ,常規廢水處理方法不能有效處理有毒有害難降解有機汙染物 ,而電化學處理有機廢水具有降解效果好 、對環境友好 、易實現自動化 、可與其他汙水處理方法聯合等優點 ,近年來得到了廣泛的應用 。

    1 、三維電極法

    三維電極是在20世紀60年代Backhurst等提出 ,三維電極與傳統二維電極相比,在電解槽間多了一個工作電極 ,通過在工作電極表麵發生電化學 反應降解廢水中的有機物和其它汙染物 。三維電極法去除有機汙染物的機理比較複雜 ,主要取決於不同的汙染物 、電極材料及所用的粒子電極 。電極上的電化學反應和二維電極上的是一樣的 ,粒子像吸附劑一樣位於陽極和陰極之間 ,沒有直接電接觸 ,其增強了離子電荷分布 。目前三維電極法對有機物降解機理的觀點中被廣泛應用並被 很多研究者加以證實的是三維電極電解過程中產生氧化性極強的氧化物 ,使有機物氧化降解 。


    作為一種新型的電化學水處理技術 ,三維電極法目前仍存在效果不穩定 、效果不穩定能耗高等問題 ,為了使三維電極法能真正應用於工業廢水處理中 ,今後研究的重點應主要集中在以下三個方麵 :

    (1)重點研究所需降解的有機汙染物物在三維工作電極表麵的降解機理及其動力學 、熱力學 ,優化反應控製步驟 ,改進處理工藝 ,提高其處理效率 。

    (2)研發新型電極 ,提高電極的電流效率、導電性 、催化性 ,降低能耗 。

    (3)三維電極法與其它水處理技術聯用工藝的開發 ,通過複合水處理工藝將三維電極法應用於工業有機汙水處理 。

    2 、微電解法

    微電解法 ,又稱為內電解法 。微電解法最初用於印染廢水的處理 。20世紀80年代我國開始引入這種水處理方法 。微電解法目前已成功地應用於多種工業有機廢水的處理 ,該方法具有工藝簡單 、成本低廉 、以廢治廢等優點 。

    該方法主要是利用含碳量高的鐵作為陽極在水中形成原電池 ,陽極產生鐵離子 ,同時體係中有羥基自由基生成,利用鐵的絮凝作用和羥基自由基的強氧化作用去除廢水中的汙染物 。

    內電解法需要解決的問題有 :

    (1)處理裝置運行一段時間後 ,出現鐵屑結塊,溝流等現象 , 大大降低處理效果 。

    (2)反應裝置長時間運行後 ,鐵電極會被汙染物覆蓋並鈍化 , 破壞了體係中原電池的穩定性 。

    (3)因為反應體係在酸性下有利於提升處理效率,反應前需要將PH調至酸性 ,反應完又需要將PH調至堿性 ,整個處理過程較繁瑣 ,不僅增加處理成本 ,同時產生的廢渣也造成了環保問題 。微電解技術未來的研究方向主要包括填料創新 、新型反應器開發和工藝優化三個方麵 。

    3 、電-Fenton法

    電-Fenton 法的基本原理與傳統Fenton法一致 ,通過H2O2與Fe2+ 反應生成·OH去氧化降解有機物 ,在電-Fenton體係中 ,H2O2由氧氣在陰極發 生氧化反應生成 ,Fe2+ 由鐵陽極氧化產生 ,而氧化生成 Fe3+  在陰極發生還原反應變成Fe2+  ,可使反應持續進行 。

    電-Fenton 法處理有機汙染物的優勢是自動產 生H2O2 ,有機汙染物主要經過多種方式處理去除更徹底 。但是其存在電流效率低 、Fe2+ 不易再生 、產生H2O2的陰極材料等不利因素 。未來應從下幾個方麵進行研究改進 :

    (1)研究各個因素對反應的影響 ,尋找有利的反應條件 ,提高電流效率 。

    (2)研發電化學性能及具有催化活性的新型電極 ,將電Fenton與其它工藝聯合使用 。

    (3)充分運用豐富的太陽能 ,發展光電Fenton 技術 。

    4 、電催化氧化法

    電催化氧化指通過具用有催化活性的陽極直接氧化降解有機物或通過陽極反應生成具有強氧化性的物質降解有機物 。該方法具有反應徹底 、設備簡單等優點。但對電極要求高 ,且由於傳質問題導致電催化效率不高 ,使能耗和成本增加 。加強對電極材料和電解裝置的研究是提高電催化氧化法效率的有效途徑 。

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