环境电化学论文
- 格式:doc
- 大小:43.50 KB
- 文档页数:10
电化学技术在环境治理中的应用电化学技术是一种采用电化学原理处理废水的技术,通过电场作用下的电化学反应,实现含有污染物的废水净化和资源回收,是一种环保型的处理废水的方法。
电化学技术在环境治理中的应用越来越广泛,其绿色、高效、节能的特点使得其在环境治理领域得到越来越广泛的关注和应用。
一、电化学技术的基本原理电化学技术是应用电化学原理对废水进行处理,其净化过程主要是通过电解的方式达到净化、去除污染物的效果。
电化学技术的处理过程主要包括两个部分:阳极部分和阴极部分。
阳极部分是将废水通过阳极导入电解槽内,经由电化学氧化反应使污染物氧化成较容易降解的物质,如C02、S04,以及各种无害水分子等。
阴极部分是将阳极反应产生的电子和电解槽中的阳离子进行还原反应,产生较低的氧化还原电位,从而去除水中的溶解有机物和金属离子等污染物,实现真正的净化工作。
二、电化学技术在废水处理中的应用1. 电化学方法处理含铬废水电化学法去除含铬废水的技术已经得到了广泛应用。
它主要是通过碳材料做阴极,在碳材料和铬离子相遇的地方,铬会还原成铬离子,附着在碳材料表面,而在阳极处是氧化反应,会把水和氧还原成氧气。
实验证明,在适当的条件下,这个电化学反应可以将废水中的六价铬完全还原为三价铬,有效地去除了对水体造成的环境污染,同时也可以获得可以再利用的纯电解产物。
2. 电化学方法处理含氨废水含氨废水是一种常见的工业废水,也是一种常见的水源污染物,如果不得到及时处理,将会对水环境造成不同程度的损害。
现在,电化学技术已经成为一种较为成熟的处理含氨废水的方法。
电化学法处理含氨废水主要是采用三明治反应体系。
这种反应体系采用铁、钛等材料做阳极,用一些活性高的金属氧化物做阴极,使废水中的氨离子还原为氮气,达到了废水处理和资源回收的双重效果。
三、电化学技术的优势1. 环保高效电化学技术具有环保高效的特点,不仅能够去除废水中的污染物,而且可以回收废水中的纯净水分。
浅谈电化学在环境工程中的应用摘要:概述了电化学在环境保护中的优越性,综述了电化学处理环境污染物的基本方法及原理, 简单介绍了电化学技术在环境工程特别是在处理环境污染物中的应用 ,展望了电化学在环境治理领域的应用前景和发展方向。
关键词:电化学环境工程环境污染物正文:电化学是物理化学中的一个重要组成部分。
电化学主要是研究电能与化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。
它是一门重要的边缘学科,应用范围很广。
随着全球环境状况的日益严峻,环境保护及污染物处理问题引起了全世界人们的高度重视。
电化学技术由于其自身的优点和特性, 近年来在环境工程中也得到了广泛的应用。
1 电化学在环境保护方面的优越性体现在以下几点:1)在电化学过程中使用高效、清洁的电子作为强氧化还原试剂,是一种基本上对环境无污染的绿色技术,环境兼容性高。
2)由于电化学过程使用电场能为反应动力, 所以能量利用率高。
3)电化学利用电流和电压的变化就能对物质进行氧化或还原,易测定和自动控制。
4)多功能性电化学过程具有直接或间接氧化与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功能。
同时,与生化法相比,电化学方法一般不受反应物生物毒性的影响,可以作为高毒性、高腐蚀性有机物的有效处理方法,也可以作为生化方法的预处理。
5)电化学技术仪器设备简单,易自动化,便于携带,灵敏度和准确度高,选择性好。
2 电化学技术处理环境污染物常用的基本方法及原理(1)电化学氧化电化学氧化分为直接氧化和间接氧化两种,属于阳极过程。
直接氧化是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质;间接氧化则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应,使被处理污染物氧化,最终转化为无害物质。
(2)电化学还原通过阴极还原反应去除环境污染物。
同电化学氧化一样,分为阴极直接还原和间接还原。
主要用于氯代烃的脱氯和重金属的回收。
(3) 电渗析依靠在电场作用下选择性透过膜的独特功能,使离子从一种溶液进入另一种溶液中,达到对离子化污染物的分离和浓缩。
环境工程电化学论文-有机物电化学氧化中电极的研究进展第一篇:环境工程电化学论文-有机物电化学氧化中电极的研究进展有机物电化学氧化中电极的研究进展摘要:电化学氧化技术是高级氧化技术中一种高度灵活、应用广泛的技术,在高毒性、难生物降解的有机物处理方面得到了国内外研究者的高度重视。
在影响电化学氧化效果的多方面因素中,电极是一个重要的因素,电极的影响主要体现在电极材料和电极结构两方面的影响。
在电化学氧化废水中有机物机理的简要阐述基础上,介绍了目前常用的电极材料类型:贵金属、金属氧化物、碳素材料等的特点以及电极结构的研究现状。
最后探讨了为让电化学氧化技术得到更广泛的工业应用,电极材料和电极结构的发展方向。
关键词:电化学氧化电极材料电极结构Advances in the study of electrodes in electrochemical oxidationof organic pollutants Abstract: Electrochemical oxidation technology is a highly maneuverable and wildly used technolgy among all the advanced oxidation processes and it is highly emphasized by domestic and international researchers for its application in the treatment of toxic and refractory organic pollutants.The electrode is one of the important factors affecting the efficiency of electrochemical oxidation.Both the materials and the structures of the electrodes will influence.The research of the characters of the common electrode materials such nobel metal, metallic oxide,carbon and graphite, as well as the structures of the electrodes are introduced on the basic of the mechanism of electrochemical oxidation in degradation of organic pollutants in wastewater.In the end, developing directions of materials and structures of eletrodes used in electrochemical oxidation are discussed for a wider application of this technology in industrialwastewater treatment.Keywords: electrochemical oxidation, electrode material, electrode structure0 前言生物处理法是污水中有机物去除的传统主流方法,该法不但处理效果好, 而且费用低。
浅谈电化学在环境工程中的应用摘要:概述了电化学在环境保护中的优越性,综述了电化学处理环境污染物的基本方法及原理, 简单介绍了电化学技术在环境工程特别是在处理环境污染物中的应用 ,展望了电化学在环境治理领域的应用前景和发展方向。
关键词:电化学环境工程环境污染物正文:电化学是物理化学中的一个重要组成部分。
电化学主要是研究电能与化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。
它是一门重要的边缘学科,应用范围很广。
随着全球环境状况的日益严峻,环境保护及污染物处理问题引起了全世界人们的高度重视。
电化学技术由于其自身的优点和特性, 近年来在环境工程中也得到了广泛的应用。
1 电化学在环境保护方面的优越性体现在以下几点:1)在电化学过程中使用高效、清洁的电子作为强氧化还原试剂,是一种基本上对环境无污染的绿色技术,环境兼容性高。
2)由于电化学过程使用电场能为反应动力, 所以能量利用率高。
3)电化学利用电流和电压的变化就能对物质进行氧化或还原,易测定和自动控制。
4)多功能性电化学过程具有直接或间接氧化与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功能。
同时,与生化法相比,电化学方法一般不受反应物生物毒性的影响,可以作为高毒性、高腐蚀性有机物的有效处理方法,也可以作为生化方法的预处理。
5)电化学技术仪器设备简单,易自动化,便于携带,灵敏度和准确度高,选择性好。
2 电化学技术处理环境污染物常用的基本方法及原理(1)电化学氧化电化学氧化分为直接氧化和间接氧化两种,属于阳极过程。
直接氧化是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质;间接氧化则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应,使被处理污染物氧化,最终转化为无害物质。
(2)电化学还原通过阴极还原反应去除环境污染物。
同电化学氧化一样,分为阴极直接还原和间接还原。
主要用于氯代烃的脱氯和重金属的回收。
(3) 电渗析依靠在电场作用下选择性透过膜的独特功能,使离子从一种溶液进入另一种溶液中,达到对离子化污染物的分离和浓缩。
电化学技术在环境修复中的应用随着经济的快速发展和人们生活水平的提高,环境污染问题日益凸显。
为了保护和修复受到污染的环境,科学家们不断努力寻找新的解决方案。
电化学技术作为一种环保高效的修复手段,近年来得到了广泛的关注和应用。
电化学技术是通过电解作用实现物质的转化和迁移的一种技术。
它主要通过在电解质中施加电压,通过阳极和阴极之间的物质转移来完成修复目标。
在环境修复中,电化学技术被广泛应用于土壤和地下水的污染治理。
土壤污染是目前世界面临的严重环境问题之一。
传统的土壤修复方法往往耗时耗力,并且效果不尽如人意。
而电化学技术具有操作简便、修复效果显著和无二次污染等优点,成为当今土壤修复领域的重要技术手段。
电化学技术在土壤修复中的应用主要包括电动力化学氧化和电动力化学还原两种形式。
电动力化学氧化通常用于处理有机污染物,如石油烃和农药残留等。
通过在阳极施加电压,产生氧化性物质,可将有机污染物氧化为无害的物质。
这种方法具有高效、可控和环保等优点。
电动力化学还原主要用于处理金属离子污染。
通过在阴极施加电压,产生还原性物质,可将金属离子还原为金属沉淀。
这种方法不仅能够修复地下水中的金属离子污染,还可以用于重金属废水处理。
与传统的化学沉淀方法相比,电化学技术在金属离子去除效率和废水处理成本方面更具优势。
除了土壤修复,电化学技术还广泛应用于地下水修复。
地下水是人类饮用水的重要来源,但由于人类活动的影响,地下水污染已成为全球性的问题。
传统的地下水修复方法往往需要拆除废弃井眼和屏障,费用高昂且效果有限。
而电化学技术则能够在不破坏原有井眼和屏障的情况下,通过电解作用将污染物从地下水中去除。
电化学技术在地下水修复中主要包括电动力化学氧化和电动力学还原两种形式,与土壤修复类似。
通过施加适当的电压,电解质中的污染物可以被转化为无害的物质或沉淀下来。
与传统的地下水修复方法相比,电化学技术具有成本低、操作简便和修复效果显著等优势。
综上所述,电化学技术在环境修复中发挥着重要的作用。
实验研究:电化学方法在环境保护中的应用电化学方法在环境保护中具有广泛的应用,它可以消除有害的化学物质并创造出更加健康和可持续的环境。
以下是一些实验研究,探讨电化学方法在环境保护中的应用。
1. 电化学氧化法处理废水
实验研究通过电化学氧化法处理废水,利用电解反应产生强氧化剂,将废水中的有机物氧化为无害物质。
实验结果表明,电化学氧化法可以有效去除废水中的有机物,同时减少废水中的有害物质含量。
2. 电化学还原法处理重金属离子
实验研究通过电化学还原法处理重金属离子,利用电解反应将重金属离子还原为金属单质或低价离子。
实验结果表明,电化学还原法可以有效去除废水中的重金属离子,同时减少废水中的有害物质含量。
3. 电化学方法处理挥发性有机物
实验研究通过电化学方法处理挥发性有机物,利用电解反应将挥发性有机物分解为无害物质。
实验结果表明,电化学方法可以有效去除挥发性有机物,同时减少对环境的影响。
4. 电化学方法处理土壤污染
实验研究通过电化学方法处理土壤污染,利用电解反应将土壤中的有害物质分解为无害物质。
实验结果表明,电化学方法可以有效去除土壤中的有害物质,同时减少对环境的影响。
总之,电化学方法在环境保护中具有广泛的应用前景。
通过实验研究,可以进一步了解电化学方法在环境保护中的应用效果和可行性,为今后的实际应用提供理论支持和实践经验。
电化学在环境修复中的应用一、引言环境问题是全球关注的焦点,随着工业化的加速发展和人类活动的不断增加,环境污染已成为一个突出的问题。
电化学技术作为一种治理环境污染的有效手段,已经在环境修复中得到广泛应用。
本文将探讨电化学在环境修复中的应用,从理论基础、实施原理和案例分析三个方面进行讨论。
二、理论基础电化学是研究电与化学的相互关系以及应用电能进行化学反应的学科。
其主要理论基础包括电解、电沉积、电催化等方面,这些理论为电化学技术在环境修复中的应用提供了基础。
三、实施原理1. 电化学氧化法电化学氧化法是一种通过电解污染物溶液,利用电极上的氧化剂产生高活性氧化物,进而降解污染物的技术。
通过电极上的氧化反应,污染物可以被直接氧化为无害物质,或者被氧化为更易降解的物质。
这种方法广泛应用于有机化合物的降解,如废水中的有毒有机物的处理。
2. 电化学还原法电化学还原法是通过电解污染物溶液,在负极上还原污染物,使其转化为无害物质的技术。
这种方法广泛应用于金属离子的去除,如镉、铅等重金属离子的处理。
通过在负极上的还原反应,重金属离子可以还原为金属沉淀,从而实现其去除。
3. 电化学氧化还原法电化学氧化还原法是通过电解污染物溶液,在阳极上实现氧化反应,同时在阴极上实现还原反应的技术。
这种方法可以用于处理多种复杂的污染物体系,如含有有机物和重金属离子的废水。
通过阳极上的氧化反应降解有机物,同时通过阴极上的还原反应去除重金属离子,实现对污染物的修复。
四、案例分析1. 土壤修复电化学技术在土壤修复中的应用已经得到了广泛关注。
例如,重金属离子的电动力场(Electromigration)技术可以通过电迁移的方式将重金属离子从土壤中去除。
此外,电化学氧化法也可以用于修复土壤中的有机污染物。
2. 地下水修复地下水污染是一个严重的环境问题,电化学技术在地下水修复中具有一定的潜力。
例如,电化学氧化还原法可以用于修复地下水中的有机化合物和重金属离子。
电化学技术在环保中的应用研究随着人们对生态环境保护意识的不断提升,环保技术也在不断发展壮大。
而其中一种被广泛应用于环保技术领域的技术就是电化学技术。
它具有无污染、高效益、易操作、运行费用低等优点,并且可以广泛应用于污水处理、金属电镀、钢铁冶炼、废弃物处理等方面。
本文将为大家介绍电化学技术在环保中的应用研究以及未来的发展趋势。
一、电化学技术简介电化学技术是一种利用电化学反应来实现物质转化或者分离的技术。
相较于传统的化学反应,它的优点在于可以产生与化学反应相同的效果,但是只需要极少量的反应剂,同时无需引入其他的额外化学物质,从而可以实现无污染的环保目标。
常用的电化学技术包括电沉积、电解、电合成、电氧化、电还原等。
其中,电化学水处理技术是目前比较成熟的一种电化学技术,被广泛应用于废水处理领域。
二、电化学技术在污水处理中的应用研究1. 电化学技术用于污水处理的优点电化学技术在污水处理中的应用研究已经有几十年的历史了。
主要是通过电解的方式,将水中的有害物质转化为无害物质,并且可以高效地去除水中的有机物、重金属、氮、磷等污染物质。
与其它传统的污水处理方法相比,电化学技术具有以下几个优点:首先,它能够处理各种类型的废水,包括污水、工业废水等,而且更为适用于难以处理的高浓度废水。
其次,电化学法不需要引入其他化学物质,只需要极少量的电极材料以及电力即可,因此是一种低成本、无污染的可持续的处理方法。
最后,处理后的副产物只有少量的污泥,且其具有较高的资源价值,可以进行深度利用,从而大大减少了处置成本。
2. 电化学技术在污水处理中的效果在电化学技术中,不同的电极材料和电解条件会对处理效果产生影响。
根据现有研究,有些污染物的处理效果可以超过99%,比如色素、有机物和重金属等;而对于一些难以处理的化合物,如硝酸盐、氨氮等,其去除效果也可以达到80%以上。
此外,电化学污水处理也具有具有良好的稳定性和持久性,可以在不同的环境条件下进行长期的应用。
电化学技术在环保领域的应用[摘要]详细介绍了电化学技术的各种类型,并综述了电化学技术在环保领域的研究、应用及发展状况。
[关键词]电化学;废水处理;废气处理;环境保护[引言]电化学技术通过方便地控制电极电势就可以实现物质的氧化或还原。
该技术可以用于工业产品的生产,是一种基本上对环境无污染的“绿色”生产技术,同时可应用于环境污染治理,通过氧化或还原反应除去对环境有害的物质[1] 。
电化学技术在国内外都得到了重视,尤其是对难生物降解且对人类危害极大的“三致”(致癌、致畸、致突变)有机污染物的电化学处理技术的研究。
此外,应用电化学技术进行环境污染物监测以及开发化学电源,在环境保护中都具有广泛的应用前景。
1 基本类型主要的电化学处理技术包括:(1)电凝聚(或电气浮)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[2] 。
(2)电化学氧化法:该法分为直接氧化法和间接氧化法两种,均属于阳极过程。
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[3] 。
(3)电沉积法:该法利用电解液中不同金属组分的电势差,使自由态或结合态的溶解性金属在阴极析出。
适宜的电势是电沉积发生的关键。
(4)内电解法:该法作为一种新兴的技术,是利用活性金属填料在废水中形成原电池的原理,通过填料表面电化学反应和后絮凝作用达到净化废水的目的。
(5)其它电化学工艺:电吸附、电渗析、离子交换辅助电渗析以及电化学膜分离等技术[4] 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它物质。
电渗析法可处理含Ni2+、CrO2-4、Sn2+、PO3-3和PO3-2等污染物的工业废水。
浅析电化学技术在废水处理中的研究现状摘要电化学技术的应用范围越来越宽广,由于其具有污染少、易于控制、设备简单和无需添加氧化剂等化学药品等优点,电化学技术在环境污染物检测、环境污染物处理、清洁生产和清洁能源等方面发挥着越来越大的作用。
本文对电化学技术在废水处理中的应用进行了简要的分析,对各种方法进行了阐述,包括了简单的机理探讨和实际应用。
关键词: 电化学;废水;处理;应用AbstractThe application of electrochemical technology are more and more broad, since it has less pollution, easy to control, simple equipment and need not add antioxidant chemicals etc. And the electrochemical technology in environmental detection, environment pollution treatment, clean production and clean energy are playing a more and more important role. In this paper, the electrochemical technology applications in wastewater treatment is briefly analyzed and various methods were introduced, including the mechanism of a simple discussion and practical application.Key words: electrochemistry; wastewater; treatment; application第1章前言水是生命之泉,是我们人类生活的保障。
目前,世界上有12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万~ 400万人死于和水有关的疾病。
水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存[1]。
随着我国人口的增长和工业化、城市化加快,工业废水、废气、废渣造成了我国环境的严重污染,对人类的生存构成了巨大威胁。
随着对废水处理的深入研究,目前处理废水有以下几种方法:物理法、化学法、物理化学法和生物法等。
由于以上方法都有其不足之处,再加上现在大力倡导清洁生产,使电化学技术成为了研究热点。
电化学[2]是研究化学能与电能之间相互转化的古老学科,从学科性质上讲,属于物理化学的一个重要分支,在与无机化学、有机化学、分析化学、化学工程等学科相互渗透、协调发展的过程中逐渐形成了自己完备的理论与应用体系。
电化学技术在解决环境问题方面具有很大的优势,且应用领域广泛,涵盖了电合成、二次能源、传感器和环境监测、污染物的电化学处理和腐蚀防护等。
电化学在工业上有着重要作用,包括电解、金属加工与处理、电池和燃料电池、水和废水处理等方面的应用[3]。
在某些应用方面,对比现有常用的净化处理方法,电化学方法具有独特的优势[2]:(1)具有多种功能,电化学法除可用电化学氧化还原使毒物降解、转化以外,还可用于悬浮或胶体体系的相分离。
电化学方法的这种多功能性使电化学法具有广泛的选择性,在污水、废气、有毒废物处理等多方面均可发挥作用。
(2)化学过程中的主要运行参数是电流和电位,容易测定和控制,因此整个过程的可控程度乃至自动控制水平都较高,易于实现自动控制。
(3)电子是电化学反应的主要产物,且电子转移只在电极及废物组分之间进行,不需另外添加氧化还原试剂,避免了由另外添加药剂而引起的二次污染问题。
通过控制电位,可使电极反应具有高度选择性,防止有可能发生的副反应。
(4)电化学系统设备相对简单,设计合理的系统能量效率也较高,因而操作与维护费用较低。
(5)兼具气浮、絮凝、杀菌多种功能,必要时阴极、阳极可同时发挥作用。
既可以作为单独处理,又可以与其他处理方法相结合。
如作为预处理,将难降解有机物或生物毒性污染物转化为可生物降解物质,以提高废水的可生物降解性。
第2章电化学技术处理废水的研究现状电化学处理技术一般包括以下几种方法:电解凝聚法、电化学氧化法、内电解法、电解气浮法和电沉积法等。
这些方法以电化学的基本原理为基础,利用电极反应及其相关过程,通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用,对水中有机物、重金属、硝酸盐、胶体颗粒物、细菌、色度、臭味等污染物具有较好的去除效果。
电化学法处理污水,具有无需添加氧化剂,絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积小,操作简单灵活,排污量小,不仅可以处理无机污染物,也可以处理有机污染物,特别是一些无法用生物降解的有毒有机物可用电化学方法处理,用电还原法处理一些重金属污水时还可回收废水中的金属等优点[4]。
2.1 电解凝聚法该法[4]采用可溶性阳极如Fe、Al等金属板,在外加直流电压的作用下,金属阳极氧化溶解,生成金属离子Fe2+、Fe3+、Al3+,这些离子在水中OH-作用生成Fe(OH)2、Fe(OH)3与Al(OH)3氢氧化物沉淀,当水中含有重金属离子时,生成的金属氢氧化物能与Al(OH)3和Fe(OH)3形成凝聚共沉体,或是Al(OH)3、FeOH)2、FeOH)3等微絮体与污水中的污染物进行絮凝作用而沉淀来实现分离净化的目的。
该方法具有处理效果好、占地面积小、设备简单、操作方便等优点,也存在阳极金属消耗量大、需要大量盐类作辅助药剂、能耗高、运行费用较高等缺点。
王刚等[5]采用电凝聚方法,作为垃圾渗滤液前处理工艺,对COD和氨氮都有一定的去除效果。
2.2 电化学氧化法电化学氧化法可分为直接氧化法和间接氧化法。
其本质是指电解质溶液在电流的作用下,在阳极和电解质溶液界面上发生反应物粒子失去电子的氧化反应,在阴极和电解质溶液界面上发生反应物粒子与电子结合的还原反应的电化学过程[6]。
直接氧化是在阳极表面发生氧化反应直接把污染物变成无害物质,该法又可分为两类[7]:一是电化学转换,即被氧化物质未发生完全氧化。
相对于废水处理而言,电化学转化可以把有毒物质转变为无毒物质,或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质(如芳香物开环氧化为脂肪酸),以便进一步实施生物处理;二是电化学燃烧,即被氧化物质彻底氧化为稳定的无机物,相对于废水处理而言,电化学燃烧可以将废水中的有机物彻底氧化为CO2。
间接氧化是在阳极反应过程中生成具有较强氧化性质的中间产物或发生阳极反应之外的中间反应,氧化被处理污染物,最终使其降解。
为了得到高的电流效率,间接氧化法必须满足以下要求[8]:M的生成电位必须不靠近析氢或析氧反应的电位;M的产生速度足够大;M与污染物的反应速度比其他竞争反应速度大得多,在某些情况下M是催化剂,可以循环使用。
杨少斌等[9]采用电化学氧化法处理印染废水,其结果表明经处理后的废水能达到国家污水综合排放标准级要求。
2.3 电化学还原法电化学还原即通过阴极还原发生去除环境污染物。
也可分为阴极直接还原和阴极间接还原。
间接阴极还原主要是指利用电化学过程中生成的一些氧化还原媒质,如Ti3+、V2+ 和Cr2+,将污染物还原去除。
有毒氯代有机物不仅可以通过阳极氧化法被·OH分解,还可以通过阴极还原脱氯,Schmal等[10]对电化学方法处理卤代有机化合物废水的可行性进行了评价。
2.4 内电解法此法又被称为微电解,利用铁屑中的铁和碳组分(或另外加入焦炭等)构成原电池,它是指在电解槽反应器中充填粒子,外加直流电场使其中的导电粒子复极化而形成无数微小的电解槽,污染物被吸附到粒子表面发生电化学反应而被去除[11]。
内电解法包括以下几个方面的作用[12]:(1)原电池反应:铸铁是铁和碳的合金。
因此当铸铁浸入废水中时就会构成许多细小的微电池,纯铁为阳极,碳及杂质则成为阴极,发生电极发应。
(2)氢的还原作用:从电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性,能与废水中的许多组分发生氧化还原作用,能破坏发色物质的发色结构,使偶氮基断裂、大分子分解为小分子、硝基化合物还原为胺基化合物,达到脱色的目的,同时使废水的组成向易于生化的方向转变。
(3)电化学附集作用,当铁与碳或其他杂质之间形成一个个小的原电池时,将在其周围产生许多微电场,废水中稳定的胶体粒子、极性分子和细小分散的污染物受微电场的作用后便会发生电泳,向相反电荷的电极移动,并且聚积在电极上,形成大颗粒而被附集,使废水COD值降低。
(4)铁的混凝作用,用铁屑处理废水时,会产生Fe2+ 和Fe3+。
Fe2+ 和Fe3+ 是很好的絮凝剂,把溶液pH调至碱性且有O2存在时,会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮凝沉淀。
Fe(OH)3是胶体絮凝剂,它的吸附能力高于一般药剂水解得到Fe(OH)3的吸附能力。
另外生成的Fe(OH)3可能水解生成Fe(OH)2+等络离子,这些离子具有很强的絮凝功能,这样,废水中原有的悬浮物、通过微电池反应产生的不溶物和构成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。
(5)物理吸附,活性碳有很强的吸附能力,尤其是废水中的固体微粒,很容易被它吸附除去。
在弱酸性溶液中,铁屑丰富的比表面积显出较高的表面活性,能吸附多种金属离子,能促进金属的去除。
而且铸铁是一种多孔性物质,其表面具有较强的活性,能吸附废水的有机污染物,净化废水。
特别是加入烟道灰等物质时中,其很大的比表面积和微晶表面上的大量不饱和键和含氧活性基团,在相当宽的pH范围内对染料分子都有吸附作用。
安晓雯[13]应用内电解原理预处理制药废水,取得了较好的处理效果,提高了废水的可生化性。
2.5 电渗析法电渗析法[14]是属于膜分离的范畴,是把阴、阳离子交换膜交替分布在阳、阴极之间并用隔板隔开,利用离子交换膜的选择透过性,使电解质分离出来。
目前的电渗析技术有倒极电渗析、液膜电渗析、填充床电渗析、双极膜电渗析、无极水电渗析等,最有应用前景的是填充床电渗析和双极膜电渗析。
填充床电渗析是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它集中了电渗析和离子交换法的优点,提高了极限电流密度和电流效率。
最大特点是利用水解离产生的H+ 和OH- 自动再生填充在电渗析器淡水室中的混床离子交换树脂上,从而实现了持续深度脱盐。
双极膜是一种新型离子交换复合膜,一般由层压在一起的阳离子交换膜组成,通过膜的水分子即刻分解成H+ 和OH-,因此可作为H+ 和OH- 的供应源。
双极膜电渗析法的优点是过程简单、能效高、废物排放少。
目前,双极膜电渗析工艺主要应用在酸碱制备领域。