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电化学法处理废水技术进展

发布时间:2023-11-22

传统的废水处理方法主要是物理法、化学法、生化法三类,由于难降解废水成分非常复杂,COD和有毒物质含量高,p H变化范围大,常规废水处理方法不能有效处理有毒有害难降解有机污染物,而电化学处理有机废水具有降解效果好、对环境友好、易实现自动化、可与其他污水处理方法联合等优点,近年来得到了广泛的应用。

1、三维电极法

三维电极是在20世纪60年代Backhurst等提出,三维电极与传统二维电极相比,在电解槽间多了一个工作电极,通过在工作电极表面发生电化学 反应降解废水中的有机物和其它污染物。三维电极法去除有机污染物的机理比较复杂,主要取决于不同的污染物、电极材料及所用的粒子电极。电极上的电化学反应和二维电极上的是一样的,粒子像吸附剂一样位于阳极和阴极之间,没有直接电接触,其增强了离子电荷分布。目前三维电极法对有机物降解机理的观点中被广泛应用并被 很多研究者加以证实的是三维电极电解过程中产生氧化性极强的氧化物,使有机物氧化降解。


作为一种新型的电化学水处理技术,三维电极法目前仍存在效果不稳定、效果不稳定能耗高等问题,为了使三维电极法能真正应用于工业废水处理中,今后研究的重点应主要集中在以下三个方面:

(1)重点研究所需降解的有机污染物物在三维工作电极表面的降解机理及其动力学、热力学,优化反应控制步骤,改进处理工艺,提高其处理效率。

(2)研发新型电极,提高电极的电流效率、导电性、催化性,降低能耗。

(3)三维电极法与其它水处理技术联用工艺的开发,通过复合水处理工艺将三维电极法应用于工业有机污水处理。

2、微电解法

微电解法,又称为内电解法。微电解法最初用于印染废水的处理。20世纪80年代我国开始引入这种水处理方法。微电解法目前已成功地应用于多种工业有机废水的处理,该方法具有工艺简单、成本低廉、以废治废等优点。

该方法主要是利用含碳量高的铁作为阳极在水中形成原电池,阳极产生铁离子,同时体系中有羟基自由基生成,利用铁的絮凝作用和羟基自由基的强氧化作用去除废水中的污染物。

内电解法需要解决的问题有:

(1)处理装置运行一段时间后,出现铁屑结块,沟流等现象, 大大降低处理效果。

(2)反应装置长时间运行后,铁电极会被污染物覆盖并钝化, 破坏了体系中原电池的稳定性。

(3)因为反应体系在酸性下有利于提升处理效率,反应前需要将PH调至酸性,反应完又需要将PH调至碱性,整个处理过程较繁琐,不仅增加处理成本,同时产生的废渣也造成了环保问题。微电解技术未来的研究方向主要包括填料创新、新型反应器开发和工艺优化三个方面。

3、电-Fenton法

电-Fenton 法的基本原理与传统Fenton法一致,通过H2O2与Fe2+ 反应生成·OH去氧化降解有机物,在电-Fenton体系中,H2O2由氧气在阴极发 生氧化反应生成,Fe2+ 由铁阳极氧化产生,而氧化生成 Fe3+  在阴极发生还原反应变成Fe2+ ,可使反应持续进行。

电-Fenton 法处理有机污染物的优势是自动产 生H2O2,有机污染物主要经过多种方式处理去除更彻底。但是其存在电流效率低、Fe2+ 不易再生、产生H2O2的阴极材料等不利因素。未来应从下几个方面进行研究改进:

(1)研究各个因素对反应的影响,寻找有利的反应条件,提高电流效率。

(2)研发电化学性能及具有催化活性的新型电极,将电Fenton与其它工艺联合使用。

(3)充分运用丰富的太阳能,发展光电Fenton 技术。

4、电催化氧化法

电催化氧化指通过具用有催化活性的阳极直接氧化降解有机物或通过阳极反应生成具有强氧化性的物质降解有机物。该方法具有反应彻底、设备简单等优点。但对电极要求高,且由于传质问题导致电催化效率不高,使能耗和成本增加。加强对电极材料和电解装置的研究是提高电催化氧化法效率的有效途径。

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