?電化學技術處理污染物的方法
電化學水處理技術是指在外加電場的作用下,在特定的電化學反應器內(nèi),通過一定的化學反應、電化學過程或物理過程,產(chǎn)生大量的自由基,利用自由基的強氧化性對廢水中的污染物進行降解的過程。電化學方法具有易于控制、無污染或少污染、高度靈活性和經(jīng)濟性等特點。近年來,電化學水處理技術在環(huán)境污染治理方兩越來越受到人們的重視,特別是在廢水掃生物難降解有機物去除方面,水處理工作者進于了大量研究,并對其電化學降解過程提出了多種機理。電化學技術從方法和原理上可以分為電沉積法、電化學氧化法、電化學還原法、電凝聚法、電吸附法和電滲析法等。
1 電沉積法
電沉積法利用電解液中不同金屬組分的電勢差,使自由態(tài)或結(jié)合態(tài)溶解性金屬在陰極析出的過程。如金屬陽離子的直接還原:Mn++ne-→M。適宜的電勢是電沉積發(fā)生關鍵。無論金屬處于何種狀態(tài),均可根據(jù)溶液中離子活度的大小,由Nersnt方程確定電勢高低,同時溶液組成、溫度、超電勢和電極材料等也會影響電沉積過程。
2 電化學氧化法
電化學氧化分為直接電化學氧化法和間接電化學氧化法兩種。直接電化學氧化是通過陽極氧化使有機污染物和部分無機污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。間接陽極氧化則是通過陽極反應產(chǎn)生具有強氧化作用的中間物質(zhì)或發(fā)生陽極反應之外的中間反應,使被處理污染物發(fā)生氧化,最終達到氧化降解污染物的目的。如在陽極生成壽命短、氧化性極強的eHOH2OO2等自由基,這些自由基有很強的氧化性,可以直接氧化污染物。可用于處理苯酚、苯胺類、醛類及氰化物。為加速HO·的生成,可采用鐵陽極產(chǎn)生Fe2+,發(fā)生Fenton反應HO,同時生成的Fe3+水解生成絮狀Fe(OH)3產(chǎn)生絮凝作用。
3 電化學還原法
電化學還原即通過發(fā)生陰極還原可處理多種環(huán)境污染物,如金屬離子、含氧有機物、二氧化硫等,可分為陰極直接還原和陰極間接還原。有機基,這些自由基有很強的氧化性,可以直接氧化污染物。可用于處理苯酚、苯胺類、醛類及氰化物困。為加速HO·的生成,可采用鐵陽極產(chǎn)生物直接電化學還原可使多種含氯有機物轉(zhuǎn)變成低毒性物質(zhì),提高污染物生物可降解性,如:R-Cl+H-+2e→R-H+CI-;間接陰極還原是利用電化學反應生成的一些氧化還原物質(zhì)將污染物還原去除。如二氧化硫的間接電化學還原可轉(zhuǎn)化為硫:SO2+4Cr2++4H-→S+4Cr3++2H2O Cr2+,同時金屬離于在陰極還原,可回收有價值金屬物質(zhì),如甲沉積回收金屬就是一種直接陰極還原過程。
4 電凝聚法
電凝聚也叫電浮選,在外電壓作用下利用可溶性陽極(鐵或鋁)產(chǎn)生大量陽離子,再通過電解裝置的電極反應生成Fe2+Fe3+或A13+,再凝聚成Fe(OH)2Fe(OH)3Al(0H)3。同時陰極上析出大量氫氣微氣泡,與絮體粘附在一起上浮吸附系統(tǒng)中直徑很小的污染物,達到對污染物的分離和濃縮。電凝聚法處理廢水機理的理解是當在鐵電極上通直流電時,發(fā)生如下電極反應: 陽極(氧化);Fe+2e-→Fe2+,F(xiàn)e+3e-→Fe3+; 陰極(還原):2H2O+2e→H2+20H-
總電極反應:Fe+2H2O→Fe(OH)2+H2Fe+10H2O十O2→4Fe(OH)3+4H2
該研究者認為電極產(chǎn)生Fe(II)和Fe(III)生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體,廢水中的有機和無機污染物(如重金屬離子、懸浮物等)被吸附到Fe(OH) 2和Fe(OH) 3絮體上發(fā)生沉淀;陰極產(chǎn)生H:可進行電氣浮,都可去除廢水中的污染物。
5 電吸附法
利用電極作為吸附表面,像傳統(tǒng)吸附過程一樣進行化學物質(zhì)的回收。它可以用來分離水中低濃度的有機物和其他物質(zhì)。為了維持較高的吸附特性,一般采用大比表面積的吸附電極。
3.6 電滲析法
依靠在電場作用下選擇性透過膜的獨特功能,使離子從一種溶液進人另一種溶液中,達到對離子化污染物的分離和濃縮。利用電滲析處理金屬離子時并不能直接回收到固體金屬,但能得到濃縮的鹽溶液,并使出水水質(zhì)得到明顯改善。
近幾年來,電化學復合技術(將電化學技術與其它技術相結(jié)合協(xié)同降解有機廢水的研究,提高電化學技術處理廢水的效率,拓寬了電化學技術的應用范圍。